DOI: http://dx.doi.org/10.18257/raccefyn.139

Artículo original

Fabricación y caracterización de carbón activado y de nanoplaquetas de carbón a partir de Guadua angustifolia Kunth para aplicaciones en electrónica

Jhon Jairo Prías-Barragán, Narly Andrea Echeverry-Montoya, Hernando Ariza-Calderón

Resumen


Se fabricaron y caracterizaron muestras de carbón activado y nanoplaquetas de carbón obtenidas de Guadua angustifolia Kunth empleada como precursor para aplicaciones en electrónica flexible. El carbón activado se obtuvo en un sistema de pirólisis bajo atmósfera controlada de nitrógeno a una temperatura de 573 K durante una hora y las nanoplaquetas, a una temperatura de 973 K durante una hora. El carbón se activó empleando hidróxido de sodio e hidróxido de potasio con una temperatura de activación de 973 K. Las nanoplaquetas se obtuvieron mediante procesos de molienda mecánica en mortero y procesos de cavitación durante seis horas. Las muestras de carbón activado se caracterizaron mediante isotermas de adsorción y se encontró un área superficial de 408,0 m²/g y 308,9 m²/g para el carbón activado con hidróxido de sodio e hidróxido de potasio, respectivamente. Se utilizó la difracción de rayos X para determinar la presencia de electrólitos remanentes del proceso de activación. Las imágenes obtenidas con el microscopio electrónico de barrido revelaron la estructura porosa del carbón y la presencia de las sales electrolíticas remanentes. Mediante voltametría cíclica se determinó una capacitancia específica máxima de 111 F/g. El carbón activado se empleó en la fabricación de un supercondensador flexible y se logró una capacitancia de 7,9 mF. Las nanoplaquetas se caracterizaron mediante las técnicas de difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectrometría infrarroja  con  transformada de Fourier y microscopía electrónica de transmisión, con las que se corroboró la presencia de nanoplaquetas de grafito oxidado con espesores inferiores a 13 nm; las curvas de intensidad-voltaje evidenciaron un comportamiento no lineal, atribuido a efectos de percolación de los portadores de carga eléctrica. Estos resultados sugieren  que el carbón activado y las nanoplaquetas de carbón son excelentes candidatos para aplicaciones electrónicas. © 2015. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Palabras clave


Carbón Activado; Guadua, Nanoplaquetas; Electrónica Flexible.

Texto completo:

PDF

Referencias


J., Taberna, P. L., Simon, P., Fauvarque, J. F., Chesneau, M. (2001). Studies and characterisations of various activated carbons used for carbon/carbon supercapacitors. Journal of Power Sources. 101: 109-116. Recuperado de http://www.sciencedirect.com science/article/pii/S0378775301007078

Guerrero- onzález, D.R. (2011). Desarrollo de materiales nano-estructurados basados en óxidos de manganeso con uso potencial en electrodos para dispositivos de almacenamiento de energía (Tesis de maestría). Universidad Nacional de Colombia. Manizales.

Geng, Y., Wang, S. J., Kim, J. K. ( 2009). Preparation of graphite nanoplatelets and graphene sheets. Journal of Colloid and Interface Science. 336: 592-598. Recuperado de http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979709004147

He L. X. & Tjong S. C. (2013). Zener tunneling in conductive graphite/epoxy composites: Dielectric breakdown aspects. eXPRESS Polymer Letters. 7(4): 375–382.

Jayalakshmi, M. & Balasubramanian, K. (2008). Simple capacitors to supercapacitors - An overview. International Journal Electrochemical Science. 3: 1196-1217. Recuperado de http://www.electrochemsci.org/papers vol3/3111196.pdf

Lesme J. R. (2013). Pirolisis de biomasa. Experiencias y apli-caciones. Manuscrito en preparación. Centro de Estudios de Eficiencia Energética. Recuperado de http://cengidoc.cengican.org/Portal/SubOtrasAreas Cogeneracion/Presentaciones/PirolisisBiomasa.pdf

Liu, Y., Zhao, Y., Zhang, Y. (2014). One-step green synthesized fluorescent carbon nanodots from bamboo leaves for copper (II) ion detection. Sensors and Actuators B. 196: 647-652. Recuperado de http://www.sciencedirect.com/science/article pii/S0925400514002019

Llobet, E. (2013). Gas sensors using carbon nanomaterials: A review. Sensors and Actuators B. 179: 32-45. Recu-perado de http://www.sciencedirect.com science/article/pii/S0925400512011938

Pandolfo, A. G. & Hollenkamp, A. F. (2006). Carbon properties and their role in supercapacitors. Journal of power sources.157: 11-27. Recuperado de http://www.sciencedirect.com/science/article pii/S0378775306003442

Prías Barragán, J. J., Rojas González, C. A., Echeverry Montoya, N. A., Fonthal, G., Ariza-Calderón, H. (2011). Identificación de las variables óptimas para la obtención de carbón activado a partir del Precursor Guadua angustifolia Kunth. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas y de la Tierra. 35 (135): 157-166.

Rozploch, F., Patyk, J., Stankowski, J. (2007). Graphenes bonding forces in graphite. Acta Physica Polonica A. 112 (3): 557-562,Recuperado de http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/112/a112z308.pdf

Sangwan, V. K., Southard, A., Moore, T. L., Ballarotto, V. W., Hines, D. R., Fuhrer, M. S., Williams, E. D. (2011). Transfer printing approach to all-carbon nanoelectronics. Microelectronic Engineering. 88: 3150–3154.

Wei, L., & Yushin, G. (2012). Nanostructured activated carbons from natural precursors for electrical double layer capac-itors. Nano Energy. 1: 552-565. Recuperado de http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285512001097

Wen-Pin S., Li-Chi, T., Chian-Wen, L., Ming-Yuan, C., Chienliu, C., Yao-Joe, Y., Kuang-Chao, F. (2010). Flexible temperature sensor array based on a graphite-polydimethylsiloxane composite. Sensors. 10: 3597-3610.


Métricas de artículo

Cargando métricas ...

Metrics powered by PLOS ALM




Copyright (c) 2015 Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales