CIENCIA DE LOS MATERIALES DE CARBÓN

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1 Licenciatura en Química 1-7 CÓDIGO: B053/99/7465 CURSO: Carga docente: 6 créditos (3 teóricos + 3 prácticos) Curso: Optativa Segundo cuatrimestre Departamento: Química Inorgánica Profesor/es: Ángel Linares Solano OBJETIVOS Los objetivos del curso son el estudio del elemento carbono y el de todos los materiales carbonosos con vistas a introducir al alumno en la ciencia de nuevos materiales de carbón, a la extensa bibliografía existente y a las importantes aplicaciones industriales de estos materiales. El curso se centra en la ciencia, y algo en la tecnología, de estos nuevos materiales, analizando sus propiedades (físicas y químicas), su síntesis y sus aplicaciones. PROGRAMA Teoría 1. Introducción al elemento Carbono. Generalidades físicas y químicas. Terminología de los materiales de carbón. Formas alotrópicas y otras formas de carbón ( grafitizable y no grafitizable). Formación de carbón, carbonización de un sólido, líquido o gas. 2. Sólidos carbonosos (I) Propiedades texturales.clasificación de la porosidad. Efecto de la porosidad en las propiedades (mecánicas, de transporte, reactividad...). Fenómenos de adsorción en sólidos carbonosos. Técnicas para determinar la porosidad de los sólidos carbonosos. 3. Sólidos carbonosos (II) Química superficial. Grupos superficiales.efecto en sus propiedades. Técnicas de estudio. 4. El diamante y el Grafito. Estructura. Propiedades generales, preparación y aplicaciones. Sintesis industrial de diamante y grafito. Grafito de alta densidad. 5. Los fullerenos, nanotubos y derivados. Tipos y estructuras. Propiedades generales, preparación y aplicaciones potenciales. 6. Los negros de carbón. Definición y tipos. Propiedades generales, preparación y aplicaciones. 7. Ciencia y petrología de los carbones minerales. Origen y constitución petrográfica del carbón. Tipos de carbón. Estructuras. Composición química. Estructuras químicas. 8. Las breas como precursores de materiales de carbón. Tipos, clasificación, propiedades y obtención. Clases de materiales carbonosos. 9. La mesofase. Generalidades, formación y estructura. Los cristales líquidos, crecimiento. Carbones anisotrópicos. Importancia de la mesofase. 10. El coque. Tipos, preparación, propiedades y aplicaciones 11. Generalidades de los carbones activos. Propiedades. Química superficial. Textura porosa. Técnicas de caracterizacón. 12. Preparación de los carbones activos. Precursores utilizados. Preparación mediante activación química. Preparación mediante activación física. Aplicaciones. Regeneración

2 Licenciatura en Química 2-7 CIENCIA DE LOS MATERIALES DE CARBÓN 13. Las fibras de carbón. Introducción general de las FC/precursores. Tipos de fibras de carbón. Estructura de las fibras decarbón. Preparación (etapas del proceso). Propiedades generales de las FC. Aplicaciones. 14. Fibras de carbón activas. Propiedades generales. Preparación. Aplicaciones. 15. Introducción a los compositos de FC. Propiedades generales. Compositos con matriz carbón. Compositos con matrices metálica/híbridos 16. Procesos de conversión de los carbones minerales. Reacciones de importancia industrial: combustión, carbonización/ pirólisis/ coquización/ coque metalúrgico/ aplicaciones. Liquefacción. Gasificación Los carbones minerales como fuentes energética. Carbón y medio ambiente. Uso limpio del carbón. Limpieza de los gases de combustión Prácticas 1. Sobre carbones minerales - Análisis químico de carbones/determinación del rango/reactividad. Se utilizarán técnicas como: Análisis térmico (TG y ATD), Microscopía electrónica de barrido/ Análisis elemental (CHN/S) 2. Sobre fibras de carbón y fibras de carbones activas: - Preparación de FC en monofilamento y en centrifugadora/activación en diferentes reactores/análisis de sus propiedades/balanzas y mufla. - Se utilizarán técnicas como: Microscopía electrónica de barido/ Análisis elemental (CHN/S) Equipos de análisis de superficie/ Análisis térmico (TG)/ Técnica de DTP (espectrometría de masas). 3. Sobre carbones activos. Preparación de carbonizados de diferentes precursores/activación en diferentes reactores / análisis de propiedades. Determinación de densidad. Realización de isotermas de adsorción en fase gas y en disolución. - Se utilizarán técnicas como: Microscopía electrónica de barido/ Análisis elemental (CHN/S) Equipos de análisis de superficie/ Análisis térmico (TG)/ Técnica de DTP (espectrometría de masas)/ reactores de lecho fluidizado/porosimetría de mercurio. OBSERVACIONES Conocimientos previos: Tener aprobado el curso de Introduccion a la Ciencia de los materiales Evaluación: Examen continuo a lo largo del curso y examen de prácticas, y trabajo fin de curso (bibliográfico o monográfico).

3 Licenciatura en Química 3-7 BIBLIOGRAFIA - Handbook of Carbon, Graphite, Diamond and Fullerenes Hugh O. Pierson. Noyes publications "Carbon: Electrochemical and Physicochemical properties. Kinoshita, Kim. Ed. John Wiley &Sons, Inc The Chemistry and technology of coal. Speight, James G. Ed. Marcel Dekker, Inc Second Edition - Fibras de carbón: Preparatión y aplicaciones.j. Alcañiz...Publicaciones Universidad de Alicante, Introduction to Carbon Technologies H. Marsh...Publicaciones Universidad de Alicante, "Carbon materials for Advanced Technologics. Timothy D. Burchell. Pergamon, 1999

4 CIENCIA DE LOS MATERIALES DE CARBÓN Licenciatura en Química 4-7 CÓDIGO: 7465 CURSO: Carga docente: 6 créditos (3 teóricos + 3 prácticos) (segundo cuatrimestre) Departamento: Química Inorgánica Profesor/es: Angel Linares Solano OBJETIVOS: Los objetivos del curso son el estudio del elemento carbono y el de todos los materiales carbonosos con vistas a introducir al alumno en la ciencia de nuevos materiales de carbón, a la extensa bibliografía existente y a las importantes aplicaciones industriales de estos materiales. El curso se centra en la ciencia, y algo en la tecnología, de estos nuevos materiales, analizando sus propiedades (físicas y químicas), su síntesis y sus aplicaciones. PROGRAMA DEL CURSO 1. Introducción al elemento Carbono. 2. Sólidos carbonosos (I) Propiedades texturales.. 3. Sólidos carbonosos (II) Química superficial 4. Formas alotrópicas: diamante y grafito 5. Los fullerenos, nanotubos y derivados. 6. Los negros de carbón. 7. Ciencia y petrología de los carbones minerales. 8. Las breas 9. La mesofase 10. El coque 11. Generalidades de los carbones activos. 12. Preparación de los carbones activos 13. Las fibras de carbón. 14. Fibras de carbón activas. 15. Introducción a los compositos de FC 16. Procesos de conversión de los carbones minerales. 17. Los carbones minerales como fuentes energética Prácticas 1. Sobre carbones activos. 2. Sobre fibras de carbón y fibras de carbones activas: 3. Sobre carbones minerales; analisis del rango OBSERVACIONES Conocimientos previos: Introducción a la Ciencia de los Materiales Evaluación: Examen continuo a lo largo del curso y examen de prácticas, y trabajo fin de curso (bibliográfico o monográfico).

5 BIBLIOGRAFIA Licenciatura en Química Handbook of Carbon, Graphite, Diamond and Fullerenes Hugh O. Pierson. Noyes publications "Carbon: Electrochemical and Physicochemical properties. Kinoshita, Kim. Ed. John Wiley &Sons, Inc The Chemistry and technology of coal. Speight, James G. Ed. Marcel Dekker, Inc Second Edition - Fibras de carbón: Preparatión y aplicaciones.j. Alcañiz...Publicaciones Universidad de Alicante, Introduction to Carbon Technologies H. Marsh...Publicaciones Universidad de Alicante, "Carbon materials for Advanced Technologics. Timothy D. Burchell. Pergamon, 1999

6 SCIENCE OF CARBON MATERIALS Licenciatura en Química 6-7 CODE: 7465 ACADEMIC YEAR: Credits: 6 credits (3 theoretical + 3 practical) (second semester) Department: Inorganic Chemistry Lecturer/s: Angel Linares Solano OBJECTIVES To study the carbon element, and all the derived carbon materials in order to introduce the student to the science of new carbon materials, to the extensive carbon terminology and to their relevant applications for the industry. The course will be focused in the Science (and somewhat in the technology) of all the carbon materials, their precursors, their properties (physical and chemical), their preparations and their applications. PROGRAMME Theory 1. Introduction to carbon element. 2. Carbonaceous solids (I): Textural properties. 3. Carbonaceous solids (II): Surface chemistry 4. Allotropic forms: diamond and graphite 5. Fullerene, nanotubes and derived compounds. 6. Carbon black. 7. Science and petrology of coals. 8. Pitch precursors 9. The mesophase 10. The coke 11. General considerations of activated carbons. 12. Preparation of activated carbon from coals 13. Carbon fibers 14. Activated carbon fibres 15. Introduction to carbon-carbon composites 16. Conversion processes of coals 17. Energy from coals. Experimentation 1. Activated carbons, preparation and applications 2. Carbon fibres and activated carbon fibres. preparation and applications 3. Coal rank analysis. Optical microscopy, TG /TDA, dilatometry tests. OBSERVATIONS Previous knowledge: Introduction to a Material Science course. Practice: Obligatory attendance. Evaluation: Written examination during the all course and practical examination at th end of it. In addition, a bibliographic or monographic work is needed.

7 Licenciatura en Química 7-7 CIENCIA DE LOS MATERIALES DE CARBÓN BIBLIOGRAPHY - Handbook of Carbon, Graphite, Diamond and Fullerenes Hugh O. Pierson. Noyes publications "Carbon: Electrochemical and Physicochemical properties. Kinoshita, Kim. Ed. John Wiley &Sons, Inc The Chemistry and technology of coal. Speight, James G. Ed. Marcel Dekker, Inc Second Edition - Fibras de carbón: Preparatión y aplicaciones.j. Alcañiz...Publicaciones Universidad de Alicante, Introduction to Carbon Technologies H. Marsh...Publicaciones Universidad de Alicante, "Carbon materials for Advanced Technologics. Timothy D. Burchell. Pergamon, 1999