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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3845| Crecimiento de dióxido de titanio por ALD sobre sustratos de carbón para supercapacitores Growth of titanium dioxide by ALD on carbón substrates for supercapacitors | |
| Eduardo Pascual Yescas | |
| ANA KARINA CUENTAS GALLEGOS Hugo Alejandro Borbón Nuñez | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| TiO2, depósito por capa atómica, carbón nanoporoso, supercapacitores, almacenamiento de energía TiO2, atomic layer deposition, nanoporous carbon, supercapacitors, energy storage | |
| En la actualidad existe una demanda para desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía a gran escala que sea eficiente y de bajo costo, para cumplir con las necesidades energéticas mundiales del ser humano. En este sentido, el desarrollo de sistemas de almacenamiento electroquímico es de gran interés, debido a su capacidad de almacenar diferentes cantidades de energía, como su adaptabilidad para trabajar en conjunto con otros mecanismos o por si solos en un sistema energético. Los supercapacitores, por ejemplo, son dispositivos que pueden almacenar una gran cantidad de energía y disponer de ella en cuestión de segundos comparada a las baterías. Estos dispositivos trabajan con diferentes materiales que ayudan a mejorar las propiedades necesarias para una mejor eficiencia. Siendo la combinación de carbón con óxidos metálicos los principales materiales para la fabricación de electrodos. En esta tesis se estudió el comportamiento del carbón nanoporoso prístino DLC con y sin la funcionalización de grupos hidroxilo o carboxilo, así como la nucleación por el depósito de capa atómica (ALD) del dióxido de titanio en los diferentes materiales de carbón. Para una posible aplicación como electrodos en supercapacitores. Se realizo el estudio de como los diferentes grupos oxigenados modifican la capacidad de almacenamiento de carga de los sustratos de carbón, al mismo tiempo se evalúo la afinidad que tiene el TiO2 con los diferentes grupos oxigenados y como la sinergia a escala molecular afecta el comportamiento capacitivo de cada material nanocompuesto obtenido. Además, se llevó a cabo las caracterizaciones por difracción de rayos X (DRX) y Raman para determinar cómo afecta la calidad cristalina del material en cada modificación superficial del carbón nanoporoso DLC. Adicionalmente todas las muestras obtenidas se analizaron por espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) y Espectroscopia de infrarrojo (FT-IR), para determinar la composición química y el estado de oxidación del material. En este trabajo se demostró que la fase activa del sustrato trabaja un papel muy importante en la incorporación del TiO2, además de que el efecto de nucleación se ve afectado por el grupo funcional implementado, modificando la capacidad del material para almacenar carga. There is currently a demand for the development of large-scale energy storage systems that are efficient and low-cost, to meet the global energy needs of human beings. In this sense, the development of electrochemical storage systems is of great interest, due to their ability to store different amounts of energy and their adaptability to work in conjunction with other mechanisms or on their own in an energy system. Supercapacitors, for example, are devices that can store a large amount of energy and have it available in a matter of seconds compared to batteries. These devices work with different materials that help improve the properties needed for better efficiency. The combination of carbon and metal oxides is the main material for the fabrication of electrodes. This thesis studied the behavior of pristine nanoporous carbon DLC with and without the functionalization of hydroxyl or carboxyl groups and the nucleation by atomic layer deposition (ALD) of titanium dioxide on the different carbon materials. For a possible application as electrodes in supercapacitors. The study of how the different oxygenated groups modify the charge storage capacity of the carbon substrates was carried out, at the same time the affinity of TiO2 with the different oxygenated groups was evaluated, and how the synergy at the molecular scale affects the capacitive behavior of each nanocomposite material obtained. In addition, X-ray diffraction (XRD) and Raman characterizations were carried out to determine how the crystalline quality of the material is affected by each surface modification of the DLC nanoporous carbon. Additionally, all the obtained samples were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and infrared spectroscopy (FT-IR) to determine the material's chemical composition and oxidation state. In this work it was demonstrated that the active phase of the substrate plays a very important role in the incorporation of TiO2, besides that the nucleation effect is affected by the functional group implemented, modifying the capacity of the material to store charge. | |
| CICESE | |
| 2023 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Pascual Yescas, E. 2023. Crecimiento de dióxido de titanio por ALD sobre sustratos de carbón para supercapacitores. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 70 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Eduardo Pascual Yescas_22 marzo 2023 (2).pdf | Versión completa de la tesis | 5.33 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |