Síntesis de partículas de carbono por tratamiento hidrotérmico de polisacáridos

Abstract

Partículas de carbono fueron preparadas por tratamiento hidrotérmico de almidón nativo de yuca. Se variaron condiciones de reacción como: temperatura, pH, tiempo de reacción y concentración, con la finalidad de observar la influencia de las mismas sobre el rendimiento y tamaño de las partículas, encontrándose resultados para estas similares a los reportados en la literatura. Entre las aplicaciones que puede recibir este material se pueden mencionar: el empleo como plantilla para la síntesis de microgeles, soportes catalíticos, recuperación de metales en efluentes de agua, control de agua en pozos petroleros y otros. Las partículas sintetizadas presentaron tamaños comprendidos entre 0,1-200 μm, con mayores rendimientos de sólido a condiciones de reacción pH 7, 200°C y tiempos de reacción de 24 horas. Se propuso que el proceso de formación de las partículas carbonáceas ocurre a través de los siguientes pasos: inicialmente el almidón se hidroliza, luego es deshidratado hacia compuestos principalmente tipo furfural (5-hidroximetilfurfural) y estos posteriormente tienden a condensar a través de reacciones de deshidratación intermólecular y condensación aldólica, como lo revela el análisis realizado por Espectroscopía Infrarroja al reportar una banda en aproximadamente 1605 cm-1 correspondiente a las vibraciones de estiramiento del enlace C=C. En un siguiente paso ocurre la denominada aromatización de los productos de la polimerización, la banda observada a 800 cm-1 atribuida a las vibraciones de flexión fuera del plano C-H aromático y la señal a 1700-1699 cm-1 producida por las vibraciones en el plano del enlace C=O del grupo carbonilo soportan dicho proceso. Finalmente estos compuestos pasan por un proceso de nucleación y crecimiento por difusión para dar lugar a esferas sólidas, como lo demuestra el análisis estructural realizado por Microscopía Electrónica de Barrido. De los análisis por Difracción de Rayos X y Microscopía Electrónica de Transmisión se verifica la estructura amorfa del material al no mostrar planos atómicos. Además el análisis elemental y la determinación de la funcionalización superficial por titulaciones Boehm, demostró la existencia de compuestos oxigenados. Se presume que la corteza del núcleo tiene características hidrofílicas, mientras que el núcleo propiamente tiene naturaleza hidrofóbica.