Production and characterization of carbon nanostructures by PECVD
| Autor: | Almeida, Larissa Solano de |
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| Přispěvatelé: | Rossino, Luciana Sgarbi |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Repositório Institucional da UFSCAR Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) instacron:UFSCAR |
| Popis: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) In recent decades, studies and discoveries related to carbon nanostructures have been intensified, mentioning carbon nanotubes, graphene and their derivatives. These structures have unique physical and chemical properties, attributed to their structures, and can be applied in different areas. In the area of biomedicine, carbon nanostructures are highlighted for their biocompatibility with the human body. Amorphous carbon films have great potential to be applied in implant coating, as graphene and its derivatives also have such potential. However, conventional synthesis methods require high temperature, reaching 1000° C. Thus, the plasma-assisted chemical vapor deposition (PECVD) method has been explored to synthesize carbon nanostructures, due to relatively large-scale production and at low treatment temperature. The objective of this work is the production and characterization of carbon nanostructures by the PECVD technique with a DC-pulsed source, using substrates of copper, nickel, titanium and stainless steel 304. The growth of carbon nanostructures was carried out through the use of CH4 precursors and H2 using oxide films of substrates as catalyst, studying the influence of stress on the formation of the catalyst and the influence of the addition of argon and total gas flow on the growth of carbon nanostructures. The techniques for the characterization of the formed nanostructures were X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and electrochemical measurements. The results obtained proved to be promising for the production of carbon nanostructures by PECVD, which technique favored the growth of graphene, carbon nanotube and DLC films on oxidized substrates as a function of treatment parameters at temperatures below the conventional one. Argon was shown to be necessary to obtain crystalline structures, such as graphene and carbon nanotubes. The graphene produced had 2 to 5 layers and the carbon nanotubes have multiple walls. The materials obtained presented good quality and could be used in several areas. Thus, the PECVD technique using pulsed DC source was effective in obtaining characteristic structures of graphene, carbon nanotube and amorphous carbon at low temperature, obtained according to the treatment parameters. Nas últimas décadas os estudos e descobertas relacionadas às nanoestruturas de carbono foram intensificados, citando-se os nanotubos de carbono, grafeno e seus derivados. Essas estruturas possuem propriedades físicas e químicas únicas, atribuídas às suas estruturas, podendo ser aplicadas em diversas áreas. Na área da biomedicina as nanoestruturas de carbono recebem destaque pela biocompatibilidade com o corpo humano. Os filmes de carbono amorfo possuem grande potencial para serem aplicados em revestimento de implantes, como o grafeno e os seus derivados também apresentam tal potencial. No entanto, métodos convencionais de síntese requerem temperatura elevada, podendo alcançar 1000° C. Dessa forma o método de deposição química a vapor assistida por plasma (PECVD) tem sido explorado para sintetizar as nanoestruturas de carbono, devido à produção em escala relativamente grande e em baixa temperatura de tratamento. O objetivo deste trabalho é a produção e caracterização de nanoestruturas de carbono pela técnica de PECVD com fonte DC-pulsada, utilizando substratos de cobre, níquel, titânio e aço inox 304. O crescimento das nanoestruturas de carbono foi realizado através da utilização dos precursores CH4 e H2 utilizando como catalisador filmes de óxidos dos substratos, estudando a influência da tensão na formação do catalisador e a influência da adição do argônio e fluxo total dos gases no crescimento das nanoestruturas de carbono. As técnicas para a caracterização das nanoestruturas formadas foram a difração de raios-X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e medidas eletroquímicas. Os resultados obtidos se mostraram promissores para a produção de nanoestruturas de carbono por PECVD, cuja técnica favoreceu o crescimento do grafeno, nanotubo de carbono e filmes DLC sobre os substratos oxidados em função dos parâmetros de tratamento para temperaturas abaixo do convencional. O argônio se mostrou necessário para a obtenção de estruturas cristalinas, como o grafeno e os nanotubos de carbono. O grafeno produzido apresentou de 2 a 5 folhas e os nanotubos de carbono são de paredes múltiplas. Os materiais obtidos apresentaram boa qualidade podendo ser empregados em diversas áreas. Assim, a técnica PECVD utilizando fonte DC-pulsada foi eficaz na obtenção de estruturas características do grafeno, nanotubo de carbono e carbono amorfo a baixa temperatura, obtidas de acordo com os parâmetros de tratamento. CAPES (001) |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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