Aprovechamiento de Zea Mays L. (Maíz morado) para la síntesis de NP-Ag y carbón activado en el desarrollo de supercapacitores

• Autor: Huarote Garcia, Emily Guissel
• Formato: tesis de maestría
• Fecha de Publicación: 2022
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/24839
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/24839
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Maíz morado; Electrodos de supercapacitores; Nanopartículas de plata (NP); https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#1.04.03

En esta investigación se propone la preparación de carbón activado (CA) para su empleo en electrodos de supercapacitores y nanopartículas de plata (NP), donde la coronta del fruto Zea mays L (maíz morado) sirve como material de partida y su extracto como agente reductor, respectivamente. El método consistió en evaluar las condiciones óptimas para la síntesis de las NP y del CA. Específicamente, en el caso de las NP, se establecieron como variables la concentración de agente precursor (AgNO3) y la relación v/v de agente precursor y agente reductor. Las NP se analizaron por medio de espectroscopía infrarroja por transformada de fourier (FTIR), se evidenciaron los picos de transmitancia de longitudes de onda para: grupo hidroxilo, carbonilo, alquenos, entre otras, presentes en el agente reductor (extracto etanólico y acuoso). Adicionalmente se caracterizaron las NPs por espectroscopía UV-Vis para evidenciar el plasmón superficial entre 400 – 430 nm. Por medio de la técnica de Dispersión dinámica de luz (DLS) se obtuvieron NP con diámetro entre 33.8 – 356.4 nm y por microscopía electrónica de barrido (SEM) se observó la forma esférica y la presencia de algunas NPs con un tamaño inferior a 50 nm. Finalmente, por difracción de rayos X (XRD) se obtuvieron los picos característicos correspondientes a los planos (111), (200), (220) y (311) de la estructura cúbica centrada en las caras de la plata metálica. Por otro lado, los CAs se sintetizaron a partir de la coronta del fruto Zea mays L. mediante activación química con KOH a diferentes concentraciones (5%, 10%, 20% y 30% p/v) obteniéndose carbones con diferentes porosidades que se caracterizaron por FTIR, RAMAN, SEM/EDS, análisis de fisisorción de N2 y electroquímicamente. Entre los diferentes CAs la mayor capacitancia se obtuvo del CA-10% a partir de voltamperometría cíclica (VC) en el electrolito de 1 mol L-1 H2SO4 fue de 179.43 Fg-1 y 1 mol L-1 KOH fue de 110.78 Fg-1, ambos a una velocidad de 5 mV s-1. Similarmente, para la misma muestra, por medio de cronopotenciometría (curvas de carga – descarga) se obtuvieron valores de hasta 195.25 F g-1 en 1 mol L-1 H2SO4 y 116 F g-1 en 1 mol L-1 KOH. Mediante espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), se determinó la resistencia interna de los carbones activados a altas frecuencias y su comportamiento capacitivo a bajas frecuencias, finalmente se observó la morfología de los diferentes macroporos (> 50 nm) de los CAs por FE-SEM/EDS.