Multi-walled Carbon Nanotubes Synthesis by Arc Discharge Method in a Glass Chamber

  • Arturo Tepale-Cortés Instituto Tecnológico de Toluca
  • Hilda Moreno-Saavedra Instituto Tecnológico de Toluca
  • Celso Hernández-Tenorio Instituto Tecnológico de Toluca
  • Teresa Rojas-Ramírez Instituto Tecnológico de Toluca
  • Javier Illescas Instituto Tecnológico de Toluca
Keywords: CNT, arc discharge, catalyst, MWCNTs, hybridization

Abstract

Abstract. In the present paper, carbon nanotubes (CNTs) were synthesized by arc discharge method by vaporizing graphite rods in the presence of Ni and a Ni/Y mixture as catalysts for subsequent use in electrical energy storage and conversion devices. CNTs synthesis was carried out in a cylindrical glass reactor applying a controlled Argon flow of 1.43 cm3/min and a chamber pressure of 39 kPa. Carbon powder was collected from the reactor following chemical treatment with HCl solution at 1 M to remove the metallic impurities. Morphology obtained by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) showed multi-walled nanotubes (MWCNTs) with amorphous carbon particles attached to their surface. Fourier transform infrared (FT-IR) spectra presented bands at 1550 and 1200 cm–1 corresponding to the C=C bond characteristic to the CNTs skeleton; these bands were not present in pristine graphite. Electromagnetic absorbance was observed using ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis) showing peaks at 204 and 256 nm related to sp2 hybridization characteristic for MWCNTs.

 

Resumen. En el presente trabajo se sintetizaron nanotubos de carbono (NTCs) por el método de descarga de arco mediante la vaporización de barras de grafito en presencia de Ni y una mezcla de Ni/Y como catalizadores para su posterior uso en dispositivos de almacenamiento y conversión de energía eléctrica. La síntesis de NTCs se realizó en un reactor cilíndrico de vidrio aplicando un flujo controlado de Argón de 1.43 cm3/min y una presión de cámara de 39 kPa. El polvo de carbón se recolectó del reactor y se trató químicamente con una solución de HCl a 1 M para eliminar las impurezas metálicas. La morfología obtenida por microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopía electrónica de transmisión (MET) mostró nanotubos de paredes múltiples (NTCPMs) con partículas de carbón amorfo adheridas a su superficie. Los espectros de infrarrojo transformada de Fourier (FT-IR) mostraron bandas en 1550 y 1200 cm–1 que corresponden al enlace C=C característico de los NTCs; estas bandas no estuvieron presentes en el grafito prístino. La absorbancia electromagnética se observó mediante espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis) mostrando picos a 204 y 256 nm relacionadas con la hibridación sp2 característica de los NTCPMs.

Author Biographies

Arturo Tepale-Cortés, Instituto Tecnológico de Toluca

División de Estudios de Posgrado e Investigación.

Hilda Moreno-Saavedra, Instituto Tecnológico de Toluca

División de Estudios de Posgrado e Investigación.

Celso Hernández-Tenorio, Instituto Tecnológico de Toluca

División de Estudios de Posgrado e Investigación.

Teresa Rojas-Ramírez, Instituto Tecnológico de Toluca

División de Estudios de Posgrado e Investigación.

Javier Illescas, Instituto Tecnológico de Toluca

División de Estudios de Posgrado e Investigación.

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Published
09-23-2021