Métodos de obtenção de diamante poroso dopado com boro depositado sobre nanotubos de carbono

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Romário Araújo Pinheiro
• Orientador(a): Evaldo José Corat
• Banca de defesa: Divani Barbosa Gavinier, Raonei Alves Campos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores
• País: BR
• Resumo em Inglês: Boron-doped diamond presents excellent electrochemical properties, making then attractive for many electrochemical applications. The nanocomposite of diamond deposited on carbon nanotubes emerged as an alternative to obtain porous diamond films. The carbon nanotubes were grown by deposition via Chemical Vapor Deposition in a tubular reactor. Diamond growth method was Hot Filament Chemical Vapor Deposition using a methane/hydrogen gas mixture. For doping, it was used a partial hydrogen flow bubbled in a closed vessel containing boron oxide dissolved in methanol. The films were obtained by depositing a diamond thin layer on carbon nanotubes. The samples were prepared in two stages, a pre-seeding and a seeding process. The pre-seed stage consists of samples functionalization. It the was performed in two ways: via oxygen plasma or by immersion an aqueous solution of cationic polymer Poly (diallyldimethylammonium chloride). The seeding was performed from nanodiamond seeds, which were dispersed in two different aqueous solutions, one containing anionic polymer poly sodium styrene sulfonate and another with KCl salt. In both cases the nanodiamond seeds were deposited by electrostatic self-assembling. The composites were characterized through Raman spectroscopy, Scanning Electron Microscopy and Scanning Electron Microscopy with Field Emission Gun. The microscopy images showed that the structure of the carbon nanotubes was preserved in samples obtained by functionalization via oxygen plasma and seeding solution containing KCl. We have obtained capacitances 3000 times greater for the porous electrodes compared with the planar ones.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/03.16.13.32

Os filmes de diamante dopado com boro apresentam excelentes propriedades eletroquímicas, que os tornam atrativos para várias aplicações. O nanocompósito de diamante depositado sobre nanotubos de carbono surgiu como uma alternativa para obter filmes de diamante de maior área superficial. Os nanotubos de carbono foram crescidos através da técnica de deposição química a partir da fase de vapor em um reator tubular. O crescimento de diamante foi realizado em reator de filamento quente, usando uma mistura dos gases metano/hidrogênio. Para realizar a dopagem utilizou-se um fluxo parcial de hidrogênio, para borbulhar e arrastar o vapor da solução contendo o dopante para dentro da câmara. As amostras foram preparadas em duas etapas, a pré-semeadura e a semeadura. A etapa de pré-semeadura consiste na funcionalização das amostras e foi realizada de duas maneiras: via plasma de oxigênio ou empregando-se uma solução aquosa de polímero catiônico Poli (cloreto de dialildimetilamônio). A semeadura foi realizada a partir de sementes de nanodiamante, as quais foram dispersas em duas soluções aquosas distintas, uma contendo o polímero aniônico poli estirenossulfonato de sódio e outra com o sal KCl. Em ambos os casos as sementes de nanodiamante foram depositadas sobre os nanotubos através de processamento camada por camada, por atração eletrostática. Os compósitos foram caracterizados através de espectroscopia Raman, Microscopia Eletrônica de varredura, Microscopia Eletrônica de Varredura com Canhão de Emissão de Campo e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X. As imagens obtidas por microscopia mostraram que a estrutura dos nanotubos foi preservada nas amostras obtidas pela funcionalização via plasma de oxigênio e posterior semeadura com solução contendo o sal KCl. Foram obtidas capacitâncias até 3000 vezes maiores para os eletrodos porosos, em relação aos planares.