Abstract

RESUMEN: Las espumas de carbono son materiales macroporosos que convenientemente funcionalizados pueden ser muy útiles en aplicaciones de adsorción y catálisis. Por otra parte, los óxidos e hidróxidos de hierro tienen excelentes propiedades para ser utilizados en biomedicina, remediación ambiental o almacenamiento de energía, entre otras aplicaciones. Este trabajo tiene como objetivo la preparación de una espuma de carbono con especies de hierro nanodispersadas en su superficie SFFe(10:1), y la identificación de los cambios sufridos en la morfología y la estructura del carbono, con respecto la espuma preparada sin especies de hierro (SF). El método de síntesis utilizado se diseñó con la intención de que fuera sencillo, necesitara un mínimo de reactivos y partiera de un precursor de carbono sostenible. Para ello, se sintetizó la espuma de carbono a partir de sacarosa en ácido cítrico, utilizando Fe(NO3)3 · 9H2O como aditivo, mediante un procedimiento basado en tratamientos térmicos en atmósferas de aire e inerte. Se observó como la adición de un 10% de nitrato de hierro al precursor favorece la espumación produciéndose simultáneamente el crecimiento in situ de nanopartículas de óxido de hierro sobre la matriz de la espuma. Además, durante la carbonización, las especies de hierro formadas catalizan una incipiente grafitización del material de carbono. Con la concentración de nitrato empleada, el hierro queda mayoritariamente como magnetita nanodispersada en la superficie de la espuma de carbono. 

ABSTRACT: Carbon foams are macroporous materials that, properly functionalized, can be very useful in adsorption and catalysis applications. On the other hand, iron oxides and hydroxides have excellent properties to be used in biomedicine, environmental remediation and energy storage, among other applications. The objective of this work was the preparation of a carbon foam with nanodispersed iron species on its surface SFFe(10:1) and the identification of the changes suffered in the morphology and structure of the carbon with respect to a foam prepared without iron species (SF). The synthesis method used was designed with the intention of being simple, requiring a minimum of reagents, and starting from a sustainable carbon precursor. To this end, the carbon foam was synthesized from sucrose in citric acid, using Fe(NO3)3 · 9H2O as additive. The procedure was based on heat treatments in air and inert atmospheres. It was observed how the addition of 10% iron nitrate to the precursor favours foaming, simultaneously producing in situ growth of iron oxide nanoparticles on the foam matrix. Furthermore, during carbonization, the created iron species catalyze an incipient graphitization of the carbon material. With the nitrate concentration evaluated, the iron remains mostly as nanodispersed magnetite on the surface of the carbon foam.