Nanotubos de carbono hierárquicamente porosos con CoMn-N como electrocatalisador eficiente para la reacción de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los tubos de polipirrol (PPy) ofrecen ventajas estructurales.
• El marco de imidazolato zeolítico-8 (ZIF-8) dopado con cobalto (Co) y manganeso (Mn) proporciona precursores catalíticos.
• Los nanotubos de carbono dopados con nitrógeno (NCNT) ofrecen porosidad y conductividad jerárquicas.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar un nuevo catalizador codificado en Co/Mn anclado en NCNT.
• Investigar el rendimiento catalítico del catalizador CoMn@NCNT para la reacción de reducción de oxígeno (ORR).
• Evaluar la eficacia del catalizador en las baterías de zinc-aire flexibles y de flujo.

Principales métodos:

• Pirólisis de un precursor de CoMn-ZIF-8@PPy para formar nanopartículas de CoMn uniformemente ancladas en el NCNT.
• Caracterización de la estructura, composición y propiedades electroquímicas del catalizador.
• Montaje y ensayo de baterías de flujo y de zinc-aire flexibles utilizando el catalizador CoMn@NCNT.

Principales resultados:

• El catalizador CoMn@NCNT exhibe una estructura de poros jerárquica y una alta conductividad de electrones.
• El catalizador demuestra una excelente actividad ORR con un potencial de media onda de 0,82 V y una excelente durabilidad.
• Las baterías de flujo y de zinc-aire flexibles ensambladas con CoMn@NCNT muestran un excelente rendimiento en los ciclos de carga/descarga.

Conclusiones:

• El catalizador CoMn@NCNT, con especies Co/Mn-N_x, mejora significativamente la actividad catalítica para la ORR.
• La estructura jerárquica de los poros y la conductividad del NCNT aumentan el transporte de masa/electrones y la cinética de la reacción.
• Este estudio presenta una estrategia viable para la creación de electrocatalizadores bifuncionales basados en carbono con N-codo con estructuras tubulares para baterías recargables de zinc-aire.