[ES] En esta memoria se estudia la viabilidad de la utilización de distintos derivados del carbón, como son las breas de alquitrán de hulla y breas de aceite de antraceno, para la producción de materiales grafénicos mediante su transformación en coque y posteriormente en grafito. Los coques y los grafitos presentaron diferencias en su textura óptica lo que les confirió distintas características y por lo tanto distinto comportamiento en su procesado para dar lugar a materiales grafénicos. Los grafitos se oxidaron mediante el método de Hummers y los óxidos de grafito obtenidos se exfoliaron/redujeron térmicamente o se exfoliaron en fase líquida. Este proceso fue optimizado mediante el estudio de la influencia de los reactivos utilizados en la reacción de oxidación y con el diseño de un nuevo reactor de exfoliación térmica con el fin de obtener altos rendimientos mediante un proceso semicontinuo. Los materiales grafénicos preparados se caracterizaron mediante distintas técnicas dando lugar a diferencias significativas, especialmente en los óxidos de grafeno obtenidos mediante exfoliación en fase líquida. Para estudiar la influencia de las partículas de insolubles en quinolina en los materiales grafénicos, se utilizaron dos coques procedentes de dos alquitranes que diferían en el contenido en estas partículas. Las principales diferencias se encontraron en los rendimientos de oxidación y en las características de los óxidos de grafeno obtenidos mediante exfoliación en fase líquida. Finalmente se estudió el efecto de la temperatura de obtención del coque en las propiedades de los materiales grafénicos. Para ello, un coque procedente de un alquitrán de hulla se trató a diferentes temperaturas (1500 a 1900ºC), se oxidó y se exfolió a 300ºC obteniéndose los correspondientes materiales grafénicos que se caracterizaron mediante las distintas técnicas.

[EN] This work deals with the viability of the use of different coal derivatives, such as coal tar pitches and anthracene oil pitches, to produce graphene materials by their conversion into coke and then into graphite. The cokes and graphite presented differences in their optical texture which gave them different characteristics and therefore different behavior in their processing to give rise to graphene materials. The graphites were oxidized by the Hummers method and the graphite oxides obtained were thermally exfoliated/reduced or exfoliated in the liquid phase. This process was optimized by studying the influence of the reagents used in the oxidation reaction and the design of a new reactor in order to obtain high yields. The graphene materials were characterized by different techniques giving rise to significant differences, especially in the obtained by exfoliation in liquid phase. In order to study the influence of quinoline insoluble particles on graphene materials, two cokes were used from two tars that differ in the content of these particles. The main differences were found in the oxidation yields and in the characteristics of the graphene oxides obtained by liquid phase exfoliation. Finally, the effect of the coke production temperature on the properties of the graphene materials was studied. To do this, a coke from a coal tar was treated at different temperatures, oxidized and exfoliated at 300°C, obtaining the corresponding graphene materials that were characterized by the different techniques.

Tesis doctoral presentada en el Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica de la Universidad de Oviedo, julio de 2017.

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