Diseño, preparación y caracterización de materiales avanzados basados en compósitos de óxidos metálicos y carbono para su aplicación en supercapacitores de alta eficiencia

• Autores: Salguero Salas, Marcelo
• Año de publicación: 2025
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Bajales Luna, Noelia; Linarez Perez, Omar Ezequiel
• Materia: Óxidos metálicos; Nanocompuestos; Nanoestructuras; Nanotecnología; Capacitores; Perovskita; Grafito; Superconductividad; Electricidad; Materiales magnéticos; Materiales superconductores; Superconductores; Magnetismo; Carbono
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctor en Ciencia de Materiales) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2025
Fil: Salguero Salas, Marcelo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.
Fil: Salguero Salas, Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG); Argentina.
En el presente trabajo de Tesis Doctoral, se realizó un estudio integral enfocado en el diseño, preparación y caracterización de nuevos materiales compósitos, constituidos por óxido de grafeno reducido (rGO) y el óxido mixto con estructura tipo perovskita (SrCo0,95V0,05O3), o por nanoestructuras bimetálicas de hidróxidos de cobalto-níquel (CoxNi1-x(OH)2) para su aplicación en dispositivos de almacenamiento de energía, específicamente supercapacitores (SC). El análisis se desarrolló en varias etapas, cumpliendo con objetivos específicos que incluyeron la síntesis de los materiales y la evaluación de sus propiedades estructurales, morfológicas y electroquímicas. En una primera etapa, se llevó a cabo la reducción térmica en aire del óxido de grafeno comercial, produciendo rGO con características electroquímicas factibles para aplicaciones de electrodos para SC. Paralelamente, se sintetizó la perovskita mediante el método sol-gel, logrando un material puro de fase cúbica. Este material demostró propiedades electroquímicas favorables debido a la contribución pseudocapacitiva del cobalto, lo que beneficia la acumulación de carga a través del mecanismo de intercalación oxígeno-anión. Asimismo, se llevó a cabo la síntesis de nanoestructuras bimetálicas cuyo tamaño y morfología fueron controlados mediante ajustes en las condiciones experimentales. Las técnicas de caracterización, como espectroscopia de energía dispersiva, microscopía electrónica de barrido, microscopía de fuerza atómica y espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X confirmaron la composición y morfología deseada. Por otro lado, los estudios electroquímicos, incluyendo voltametría cíclica, espectroscopia de impedancia electroquímica y los ciclos de carga-descarga galvanostática revelaron un efecto sinérgico al combinar estas nanoestructuras con las matrices carbonosas de rGO. Por otro lado, se realizaron simulaciones micromagnéticas que evidenciaron la sensibilidad de las propiedades magnéticas a variaciones en la composición y geometría de las nanoestructuras, lo cual tiene importantes implicaciones para el diseño de dispositivos de almacenamiento de energía. Finalmente, los análisis electroquímicos de los electrodos tipo pasta de los compósitos rGO en conjunto con los óxidos o hidróxidos bimetálicos mostraron un notable efecto sinérgico. Este trabajo de investigación establece un sólido precedente para futuras investigaciones en el campo de los supercapacitores híbridos, enfatizando la importancia del diseño de materiales y la optimización de procesos de síntesis para mejorar el rendimiento electroquímico.
2027-03-31
Fil: Salguero Salas, Marcelo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.
Fil: Salguero Salas, Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG); Argentina.