Líquidos y sales iónicas protóticas como precursores de carbono versátiles

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• Ingeniería Química Ingeniería Química.

Sus antecedentes:

• Los métodos tradicionales para sintetizar materiales de carbono (CM) a menudo implican procedimientos complejos y costosos precursores de polímeros.
• Existe una creciente necesidad de precursores versátiles y rentables para los CM avanzados.
• Los CM dopados con nitrógeno son particularmente interesantes debido a sus propiedades mejoradas para aplicaciones catalíticas.

Objetivo del estudio:

• Explorar los líquidos y sales protóticos iónicos que contienen nitrógeno, fácilmente preparados, como nuevos precursores de moléculas pequeñas para CMs.
• Investigar la carbonización directa de estos precursores sin tratamientos adicionales.
• Para caracterizar los CM resultantes por su rendimiento, superficie, contenido de nitrógeno, grafitización, conductividad y actividad electrocatalítica.

Principales métodos:

• Se utilizan líquidos y sales protosiónicas iónicas que contienen nitrógeno como precursores.
• Se realizó la carbonización directa de los precursores sin más tratamiento.
• Caracterizó los materiales de carbono utilizando técnicas para determinar el rendimiento, el área de superficie específica (BET), el contenido de nitrógeno (análisis elemental), la grafitización (espectroscopia Raman), la conductividad y la actividad electrocatalítica (voltametría cíclica, electrodo de disco giratorio).

Principales resultados:

• Se obtienen altos rendimientos de materiales de carbono (hasta 95,3%) a través de la carbonización directa.
• Produjo CMs con propiedades sintonizables, incluyendo una alta superficie específica (hasta 1380 m2/g) y un alto contenido de nitrógeno (hasta 11,1 wt%).
• Demostró una excelente actividad electrocatalítica para la reacción de reducción de oxígeno (ORR) en medios alcalinos por una gran superficie, carbono rico en piridina-N, comparable a los catalizadores Pt/C comerciales.

Conclusiones:

• Los líquidos y sales protóticos iónicos que contienen nitrógeno son precursores efectivos y de bajo costo para sintetizar materiales de carbono avanzados.
• El método de carbonización directa ofrece un enfoque simplificado y versátil para producir CMs con propiedades deseables.
• Los CM desarrollados muestran un potencial significativo para aplicaciones en electrocatálisis, particularmente para la reacción de reducción de oxígeno.