Evolución estructural inducida por la temperatura en puntos cuánticos dopados con nitrógeno para vías personalizadas...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales; Electroquímica; Catálisis

Sus antecedentes:

• La conversión electrocatalítica de CO2 y la división del agua son cruciales para la energía sostenible.
• Los puntos cuánticos dopados con nitrógeno (NCD) están emergiendo como electrocatalizadores prometedores.
• El control de la estructura de los NCD es clave para ajustar su selectividad catalítica.

Objetivo del estudio:

• Investigar la actividad electrocatalítica sintonizable de los NCD para la reducción de CO2 (CO2ER) y la reacción de evolución de hidrógeno (HER).
• Correlacionar la evolución estructural de los NCD dependiente de la temperatura de síntesis con su rendimiento catalítico.
• Comprender la selectividad de los NCD hacia CO2ER frente a HER.

Principales métodos:

• Síntesis de NCD mediante termólisis de ácido cítrico y urea a diversas temperaturas (140-400 °C).
• Caracterización mediante técnicas microscópicas y espectroscópicas.
• Evaluación electroquímica mediante voltamperometría de barrido lineal (LSV) y cronoamperometría.

Principales resultados:

• Los NCD sintetizados a 300 °C exhibieron la mayor actividad CO2ER (4,3 mA cm-2) y una eficiencia de Faraday (FE) del 69,96 % para los productos de reducción de CO2.
• Los NCD sintetizados a 400 °C mostraron una alta selectividad para HER (FE del 64,82 %) con una pobre actividad CO2ER (FE del 30,18 %).
• La transición estructural de cúmulos moleculares a dominios grafíticos con el aumento de la temperatura influyó en el comportamiento catalítico.

Conclusiones:

• La actividad electrocatalítica sintonizable para CO2ER y HER es factible controlando la temperatura de síntesis de los NCD.
• La estructura de los NCD y el entorno de enlace del nitrógeno dictan la selectividad hacia CO2ER o HER.
• Los NCD ofrecen una plataforma versátil para el desarrollo de electrocatalizadores selectivos para aplicaciones energéticas.