Ruta acuosa fácil hacia los carbonos mesoporosos dopados con nitrógeno

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los carbonos porosos dopados con nitrógeno son cruciales para la catálisis.
• La síntesis escalable de estos materiales con propiedades controladas sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una síntesis escalable basada en agua para los carbonos porosos dopados con nitrógeno.
• Alcanzar una elevada superficie específica (SAC) y un alto contenido de nitrógeno.
• Evaluar el rendimiento catalítico en las reacciones de reducción de oxígeno.

Principales métodos:

• Utilizando poliacrilonitrilo de bajo peso molecular (PAN) solubilizado en agua con ZnCl2 como porógeno.
• Utilizando la pirólisis de las mezclas PAN-ZnCl2.
• Usando agentes de plantilla como las nanopartículas de SiO2, la nanocelulosa o el papel de filtro.

Principales resultados:

• Se han alcanzado altos valores de SSA (hasta 1776 m2/g) y un contenido de nitrógeno del 10% en peso.
• Estructuras mesoporosas sintetizadas con un aumento significativo del SSA.
• Se ha demostrado una excelente actividad catalítica en la reacción de reducción de oxígeno (ORR) a través de un mecanismo de cuatro electrones.

Conclusiones:

• El método acuoso desarrollado es eficaz para la síntesis escalable de carbonos porosos de alto rendimiento dopados con nitrógeno.
• Los materiales sintetizados son prometedores como electrocatalizadores eficientes para el ORR.
• El proceso es benigno y utiliza materiales fácilmente disponibles.