Síntesis de nanotubos de carbono multipared a partir de precursores naturales mediante nebulización pirolítica modificada
DOI:
https://doi.org/10.37636/recit.v9n3e488Palabras clave:
Síntesis verde, Nanotubos de carbono de paredes múltiples, Precursores naturales, Nebulización pirolítica modificadaResumen
Este estudio investiga la implementación de un enfoque de síntesis verde basado en un método de pirólisis por pulverización modificado, con el objetivo de desarrollar un proceso más sostenible ambientalmente mediante la sustitución de precursores convencionales derivados de hidrocarburos por compuestos naturales extraídos de aceites esenciales de plantas. Se seleccionaron tres fuentes de precursores renovables diferentes, obtenidas por destilación por vapor y posteriormente purificadas mediante evaporación rotatoria utilizando diclorometano como disolvente de extracción. Se sintetizaron cuatro muestras de nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT), denominadas RON, CLN, CNN y CNT. La muestra de CNT se produjo utilizando un precursor orgánico comercial convencional y sirvió como material de referencia. Todas las muestras se sintetizaron bajo condiciones experimentales idénticas, incluyendo temperatura de reacción, gas portador, caudal de gas, presión, velocidad de alimentación de la solución, tiempo de reacción y tipo de sustrato. Se realizó un estudio comparativo para evaluar las propiedades de los MWCNT sintetizados. Los nanomateriales se caracterizaron mediante análisis termogravimétrico (TGA), microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y espectroscopia Raman. Estas técnicas de caracterización se emplearon para evaluar sus propiedades morfológicas, térmicas, estructurales y de estabilidad química. Los resultados confirmaron la formación exitosa de MWCNT a partir de todos los precursores naturales (RON, CLN y CNN). Los materiales sintetizados exhibieron morfologías distintas y rendimientos de producción variables. En general, los MWCNT derivados de aceites esenciales mostraron un menor grado de cristalinidad en comparación con la muestra de CNT sintetizada a partir de tolueno. Sin embargo, sus características estructurales y térmicas demuestran que los aceites esenciales constituyen fuentes de carbono alternativas viables y sostenibles para la producción de nanotubos de carbono mediante pirólisis por pulverización modificada. Este trabajo presenta una investigación experimental y comparativa centrada en la síntesis de MWCNT a partir de tres precursores naturales diferentes y la evaluación de sus propiedades morfológicas, térmicas y estructurales en relación con los nanotubos producidos a partir de un precursor de hidrocarburo convencional. Las evaluaciones de biocompatibilidad estaban fuera del alcance del presente estudio y, por lo tanto, no se consideraron.
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Referencias
[1] S. Iijima, “Helical microtubules of graphitic carbon,” Nature, vol. 354, pp. 56–58, 1991, doi: 10.1038/354056a0. DOI: https://doi.org/10.1038/354056a0
[2] P. Kesharwani, V. Mishra, and N. K. Jain, “Validating the anticancer potential of carbon nanotube-based therapeutics through cell line testing,” Drug Discovery Today, vol. 20, pp. 1049–1060, 2015, doi: 10.1016/j.drudis.2015.05.004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.drudis.2015.05.004
[3] M. A. Saleemi, M. H. Fouladi, P. V. C. Yong, K. Chinna, N. K. Palanisamy, and E. H. Wong, “Toxicity of carbon nanotubes: Molecular mechanisms, signaling cascades, and remedies in biomedical applications,” Chem. Res. Toxicol., vol. 34, pp. 24–46, 2021, doi: 10.1021/acs.chemrestox.0c00172. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.0c00172
[4] G. T. T. Le, P. Mala, S. Ratchahat, and T. Charinpanitkul, “Bio-based production of carbon nanotubes via co-pyrolysis of eucalyptus oil and ferrocene,” J. Anal. Appl. Pyrolysis, vol. 158, Art. no. 105257, 2021, doi: 10.1016/j.jaap.2021.105257. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2021.105257
[5] E. T. Thostenson, Z. Ren, and T.-W. Chou, “Advances in the science and technology of carbon nanotubes and their composites: A review,” Compos. Sci. Technol., vol. 61, pp. 1899–1912, 2001, doi: 10.1016/S0266-3538(01)00094-X. DOI: https://doi.org/10.1016/S0266-3538(01)00094-X
[6] R. Kumar, R. S. Tiwari, and O. N. Srivastava, “Scalable synthesis of aligned carbon nanotube bundles using neem oil,” Nanoscale Res. Lett., vol. 6, pp. 2–7, 2011, doi: 10.1186/1556-276X-6-92. DOI: https://doi.org/10.1186/1556-276X-6-92
[7] R. Kumar, R. K. Singh, and D. P. Singh, “Natural and waste hydrocarbon precursors for the synthesis of carbon-based nanomaterials,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 58, pp. 976–1006, 2016, doi: 10.1016/j.rser.2015.12.120. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.120
[8] M. E. Guerrero-Llamas, L. E. Solís-Delgado, L. J. Villarreal-Gómez, E. Méndez-Valenzuela, and Y. Gochi-Ponce, “Evaluación in vitro de nanomateriales de carbono para aplicaciones biotecnológicas,” Pädi, vol. 14, pp. 318–323, 2026, doi: 10.29057/icbi.v14iEspecial.15389. DOI: https://doi.org/10.29057/icbi.v14iEspecial.15389
[9] Z. H. Abdel, A. Abdul, F. Abdel, and S. S. Abdel Rehim, “Challenges on synthesis of carbon nanotubes from green oil using pyrolysis technique,” J. Anal. Appl. Pyrolysis, vol. 126, pp. 218–229, 2017, doi: 10.1016/j.jaap.2017.06.005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2017.06.005
[10] R. Sen, A. Govindaraj, and C. N. R. Rao, “Carbon nanotubes by the metallocene route,” Chem. Phys. Lett., vol. 267, pp. 276–280, 1998, doi: 10.1016/S0009-2614(97)00080-8. DOI: https://doi.org/10.1016/S0009-2614(97)00080-8
[11] M. J. Bronikowski, “CVD growth of carbon nanotube bundle arrays,” Carbon, vol. 44, pp. 2822–2832, 2006, doi: 10.1016/j.carbon.2006.03.022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2006.03.022
[12] K. Awasthi, R. Kumar, R. S. Tiwari, and O. N. Srivastava, “Large-scale synthesis of aligned carbon nanotubes using turpentine oil,” J. Exp. Nanosci., vol. 5, pp. 498–508, 2010, doi: 10.1080/17458081003664159. DOI: https://doi.org/10.1080/17458081003664159
[13] P. Ghosh, T. Soga, K. Ghosh, R. A. Afre, T. Jimbo, and Y. Ando, “Vertically aligned N-doped carbon nanotubes by spray pyrolysis,” J. Non-Cryst. Solids, vol. 354, pp. 4101–4106, 2008, doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2008.05.053. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2008.05.053
[14] P. Ghosh, R. A. Afre, T. Soga, and T. Jimbo, “Production of single-walled carbon nanotubes from eucalyptus oil,” Mater. Lett., vol. 61, pp. 3768–3770, 2007, doi: 10.1016/j.matlet.2006.12.030. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2006.12.030
[15] R. Kumar, R. K. Singh, and R. S. Tiwari, “High-yield synthesis of nitrogen-doped carbon nanotubes using sesame oil,” Mater. Des., vol. 94, pp. 166–175, 2016, doi: 10.1016/j.matdes.2016.01.025. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.01.025
[16] G. Late, B. Vishwanathan, S. Bhowmik, and M. Sharon, “Natural precursors for synthesis of carbon nanomaterials by CVD: A review,” Int. J. Sci. Res., vol. 7, pp. 2319–7064, 2016, doi: 10.21275/ART2018338.
[17] M. S. Azmina, A. B. Suriani, M. Salina et al., “Bio-hydrocarbon precursors for synthesis of carbon nanotubes,” Nano Hybrids, vol. 2, pp. 43–63, 2012, doi: 10.4028/www.scientific.net/NH.2.43. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/NH.2.43
[18] S. Paul and S. K. Samdarshi, “A green precursor for carbon nanotube synthesis,” New Carbon Mater., vol. 26, pp. 85–88, 2011, doi: 10.1016/S1872-5805(11)60068-1. DOI: https://doi.org/10.1016/S1872-5805(11)60068-1
[19] Y. Jiang, N. Wu, Y.-J. Fu et al., “Chemical composition and antimicrobial activity of rosemary essential oil,” Environ. Toxicol. Pharmacol., vol. 32, pp. 63–68, 2011, doi: 10.1016/j.etap.2011.03.011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.etap.2011.03.011
[20] S. Nazirah, A. A. Azira, and M. Rusop, “Synthesis of carbon nanotubes from camphor oil,” Adv. Mater. Res., vol. 667, pp. 421–424, 2013, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.667.421. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.667.421
[21] M. Kumar and Y. Ando, “Production of aligned carbon nanotubes from camphor,” Chem. Phys. Lett., vol. 374, pp. 521–526, 2003, doi: 10.1016/S0009-2614(03)00742-5. DOI: https://doi.org/10.1016/S0009-2614(03)00742-5
[22] J. Flores-Valdez, W. Villastrigo-López, A. Castañeda-Facio, C. López-Badillo, S. Esparza-González, P. Acuña-Vázquez y A. Sáenz-Galindo, “Funcionalización verde de nanotubos de carbono de pared múltiple con extracto de romero,” Revista Colombiana de Química, vol. 55,
pp. 3–8, 2026, doi: 10.15446/rev.colomb.quim.v55n1.119894. DOI: https://doi.org/10.15446/rev.colomb.quim.v55n1.119894
[23] G. P. Amaral et al., “Protective action of ethanolic extract of Rosmarinus officinalis L. in gastric ulcer prevention induced by ethanol in rats,” Food Chem. Toxicol., vol. 55, pp. 48–55, 2013, doi: 10.1016/j.fct.2012.12.038. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fct.2012.12.038
[24] N. Mahato, M. Sinha, K. Sharma et al., “Extraction and purification of bioactive compounds from citrus wastes,” Foods, vol. 8, Art. no. 523, 2019, doi: 10.3390/foods8110523. DOI: https://doi.org/10.3390/foods8110523
[25] P. Agarwal, Z. Sebghatollahi, M. Kamal et al., “Citrus essential oils in aromatherapy,” Antioxidants, vol. 11, Art. no. 2374, 2022, doi: 10.3390/antiox11122374. DOI: https://doi.org/10.3390/antiox11122374
[26] M. Kačániová, N. Čmiková, N. L. Vukovic et al., “Citrus limon essential oil: Composition and biological properties,” Plants, vol. 13, Art. no. 524, 2024, doi: 10.3390/plants13040524. DOI: https://doi.org/10.3390/plants13040524
[27] J. A. Paz-González, Y. Gochi-Ponce, C. Velasco-Santos et al., “Enhancing PLA/carbon fiber composites with MWCNT fillers,” J. Compos. Sci., vol. 9, Art. no. 167, 2025, doi: 10.3390/jcs9040167. DOI: https://doi.org/10.3390/jcs9040167
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