Cubosomas de polímero poroso con una arquitectura unicontinuada primitiva ordenada y sus baterías de sodio y yodo

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los materiales porosos bicontinuos ofrecen un transporte de masa eficiente para aplicaciones de energía y catálisis.
• La síntesis de estos materiales con estructuras controladas sigue siendo un desafío importante.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método general para la síntesis de polímeros porosos bicontinuos con una estructura cúbica primitiva única ordenada (SP).
• Explorar la aplicación de estos materiales en las baterías de sodio y yodo.

Principales métodos:

• Se utilizaron cubosomas de polímero como plantillas para sintetizar polipirrol (SP-PPy), poli-m-fenilenodiamina (SP-PmPD) y polidopamina (SP-PDA).
• Caracterizó el SP-PPy sintetizado por sus propiedades estructurales (unidad de célula, diámetro de poro, área superficial).
• Investigó el rendimiento del SP-PPy adsorbido por I2 como material de cátodo en baterías Na-I2 utilizando pruebas electroquímicas, experimentos de difusión iónica y cálculos teóricos.

Principales resultados:

• Sintetizó con éxito SP-PPy, SP-PmPD y SP-PDA con estructuras cúbicas controladas de SP.
• El SP-PPy sintetizado exhibió un parámetro de célula unitaria de 99 nm, un diámetro de poro de 45 nm y una superficie específica de ~ 60 m2 / g.
• SP-PPy demostró una alta capacidad específica (235 mA·hg−1 a 0,5 C), excelente capacidad de velocidad y estabilidad de ciclo (0,12% de decaimiento por ciclo durante 400 ciclos a 1 C) en baterías Na-I2.

Conclusiones:

• El enfoque de plantilla de cubosomas de polímeros proporciona una ruta general para crear polímeros porosos bicontinuos con diversas topologías.
• La estructura única y el mecanismo de adsorción de yodo de SP-PPy contribuyen a su rendimiento superior en las baterías Na-I2.
• Este trabajo amplía la biblioteca de materiales bicontinuos y presenta una nueva aplicación para polímeros porosos en el almacenamiento de energía.