p Uma equipe de pesquisa coreana do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), Coréia do Sul, desenvolveu um eletrocatalisador livre de metal de alto desempenho e estável para ORR e o trabalho de pesquisa foi publicado em um jornal científico, Nanoescala pela Royal Society of Chemistry (RSC). (Título:"Nanosheet de grafeno dopado com heteroátomo baseado em funcionalização covalente como eletrocatalisadores livres de metal para reação de redução de oxigênio") p A disponibilidade limitada de combustível fóssil e a crescente demanda por energia estimularam pesquisas intensas sobre sistemas de conversão e armazenamento de energia. As células de combustível têm recebido atenção considerável entre as muitas opções de sistemas de armazenamento de energia, devido à sua notável densidade potencial de energia e questões ambientais.

p Eletrocatalisadores para redução de oxigênio são componentes críticos que podem melhorar drasticamente o desempenho das células de combustível, que são percebidos como o poder dos futuros veículos elétricos. Para células de combustível mais econômicas, os engenheiros precisam de eletrocatalisadores rápidos e eficientes que separam o gás hidrogênio para produzir eletricidade.

p A equipe de pesquisa UNIST liderada pelo Prof. Byeong-Su Kim da Escola Interdisciplinar de Energia Verde, UNIST, apresentou um design exclusivo e caracterização de novas nanofolhas de grafeno dopadas com heteroátomo preparadas através da funcionalização covalente de várias pequenas moléculas orgânicas com um subsequente tratamento térmico. Este trabalho foi proposto e realizado pelo aluno de graduação Minju Park da Escola Interdisciplinar de Energia Verde, UNIST.

p Existem muitos métodos disponíveis para preparar grafeno dopado com nitrogênio (dopado com N). Essas abordagens introduzem com sucesso átomos de nitrogênio na estrutura do grafeno. Contudo, muitos deles requerem precursores de gases tóxicos, e são incapazes de controlar o grau de dopagem e o tipo de funcionalidade do nitrogênio.

p Aqui, a equipe de pesquisa da UNIST apresentou uma abordagem simples para funcionalização química para nanofolhas heteroátomo-dope de grafeno com pequenas moléculas orgânicas para uso como eletrocatalisadores para a reação de redução de oxigênio.

p Veja como o material foi preparado:O pó de óxido de grafite foi preparado a partir de pó de grafite com oxidação e esfoliado para dar uma dispersão marrom de óxido de grafeno (GO) sob ultra-sonicação. Nanofolhas de óxido de grafeno têm vários grupos funcionais na borda, como carboxílico (-COOH), hidroxil (-OH), e epóxi (-C-O-C).

p Quando a suspensão GO reagiu com aminas na presença de 1-etil-3- (3-dimetilaminopropil) carbodiimida (EDC), uma carbodiimida solúvel em água foi geralmente obtida como o cloridrato, grupo carboxílico em GO reagiu com amina e formou um grupo amida. A equipe de pesquisa definiu como 'ONGn', que era óxido de grafeno quimicamente funcionalizado. As suspensões de ONGs foram recozidas a 800 ℃ por 1h sob uma atmosfera de argônio com forno de tubo, e o nitrogênio foi dopado nas nanofolhas de óxido de grafeno com a remoção do oxigênio denominado 'NRGOn'.

p Além disso, a equipe de pesquisa da UNIST demonstrou como o desempenho eletroquímico pode ser melhorado variando o grau e as configurações do dopante de nitrogênio. Avançar, eles estenderam a abordagem para a introdução de outros heteroátomos, como boro e enxofre, na nanofolha de grafeno.

p "As nanofolhas de grafeno dopadas com nitrogênio mostraram estabilidade superior em comparação com os catalisadores Pt / C comerciais. Esta abordagem também foi estendida com sucesso a outros heteroátomos, como boro e enxofre nas nanofolhas de grafeno, "disse Minju Park.

p "Prevemos que este estudo oferecerá oportunidades e insights para o desenvolvimento de eletrocatalisadores híbridos, "disse o Prof. Kim, apresentando futuras possibilidades de pesquisa.