Intercambio de cationes en los nanocristales de nitruro de metal de transición coloidal

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los nitritos de metales de transición (TMN) poseen propiedades deseables para la electrónica, la fotónica, el almacenamiento de energía y la catálisis.
• La síntesis de nanoestructuras TMN con composición y morfología controladas en solución es un desafío.
• La reacción de intercambio catiónico (CER) es un poderoso método postsintético para crear nanoestructuras complejas, pero su aplicación en las TMN está poco explorada.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la viabilidad de las reacciones de intercambio catiónico en nanocristales de nitruro de metal de transición coloidal.
• Para sintetizar nuevos nanocristales de Ni4N y CoN y sus heteroestructuras de núcleo y cáscara.
• Evaluar el rendimiento catalítico de los nanocristales de Ni4N y CoN sintetizados para la reacción de evolución del oxígeno (OER).

Principales métodos:

• Se utilizan nanocristales coloidales de Cu3N como precursores para las reacciones de intercambio catiónico.
• Síntesis de nanocristales de Ni4N y CoN mediante el control de las condiciones de reacción.
• Las estructuras heterogéneas de Cu3N@Ni4N y Cu3N@CoN núcleo@concha fabricadas.
• Caracterizó los nanomateriales sintetizados y evaluó su rendimiento electroquímico OER.

Principales resultados:

• Sintetizó con éxito nanocristales de Ni4N y CoN a través del intercambio catiónico de Cu3N.
• Se obtienen las heteroestructuras sintonizables Cu3N@Ni4N y Cu3N@CoN núcleo@capa.
• Los nanocristales de CoN exhibieron un excelente rendimiento OER: bajo sobrepotencial (286 mV a 10 mA·cm-2), pequeña pendiente Tafel (89 mV·dec-1) y buena estabilidad.
• Los nanocristales de Ni4N también fueron sintetizados y mostraron una potencial actividad catalítica.

Conclusiones:

• La reacción de intercambio catiónico es una estrategia viable y versátil para sintetizar nanocristales de nitruro de metales de transición y heteroestructuras.
• El método desarrollado proporciona acceso a nuevos materiales TMN con propiedades sintonizables.
• Los nanocristales de CoN muestran una promesa significativa como electrocatalizadores eficientes para la reacción de evolución del oxígeno, avanzando en las aplicaciones de almacenamiento de energía.