Green synthesis of hard carbon nanostructures

Abstract

En la actualidad, están surgiendo métodos novedosos y ecológicos para sintetizar nanoestructuras de hard carbon. Esta investigación tuvo como objetivo desarrollar un proceso de síntesis por ablación láser para producir nanomateriales de hard carbon utilizando un residuo de cáscara de coco endémico de Ecuador, de la especie Parajubaea Cocoides, como material precursor. El material fue analizado antes y después de la síntesis, mostrando características interesantes; la estructura cambió de una forma granular en el estado inicial a una estructura porosa en las muestras sintetizadas. Además, la técnica de espectroscopía Raman mostró un espectro bien definido para cada una de las muestras sintetizadas, con una relación I_D/I_G de 0.25 y 0.41 para las muestras sintetizadas. También se encontró, mediante XPS, que en los espectros C1s, el pico alrededor de 281 eV cambió de tener una baja intensidad en la muestra precursora a un pico muy definido y de alta intensidad en las muestras sintetizadas, mostrando así átomos bien organizados en enlaces C-C con estado degenerado 〖sp〗^2 Además, se obtuvieron planos (200) y (002), con XRD, que corresponden a estructuras grafíticas; las distancias interplanares estimadas fueron de 0.41 nm, 0.40 nm para las muestras sintetizadas; valores que se comprobaron con el análisis TEM, convergiendo en su totalidad. Como resultado, se dio obtención de una nanostructura semicristalina en la que se pueden definir arreglos entre capas de grafeno con áreas cerradas rellenas de carbono amorfo a escala nanométrica, dejando algunas vacantes entre ellas; y, a escala macroscópica, se forma una estructura porosa, tal como está reportado en la literatura. Esta nanoestructura es adecuada para el almacenamiento de iones; se propone que las nanostructuras de hard carbon sean un reemplazo potencial de los ánodos en baterías de estado sólido, sentando las bases para estudios futuros.