Las baterías de iones de litio generalmente contienen carbonos grafíticos como materiales anódicos. Los científicos han investigado el nanoweb graphdiyne carbónico como una nueva red de carbono bidimensional por su idoneidad en aplicaciones de baterías. Graphdiyne es tan plano y delgado como el grafeno, que es elversión de grafito de capa atómica delgada, pero tiene una mayor porosidad y propiedades electrónicas ajustables. Angewandte Chemie , los investigadores describen su simple síntesis ascendente de moléculas precursoras hechas a medida.
Los materiales de carbono son los materiales anódicos más comunes en las baterías de iones de litio. Su estructura en capas permite que los iones de litio entren y salgan de los espacios entre las capas durante el ciclo de la batería, tienen una red de cristal hexagonal bidimensional altamente conductiva, yforman una red estable y porosa para una penetración eficiente de electrolitos. Sin embargo, el ajuste fino de las propiedades estructurales y electroquímicas es difícil ya que estos materiales de carbono se preparan principalmente a partir de materia polimérica de carbono en una síntesis de arriba hacia abajo.
Graphdiyne es una red bidimensional híbrida hecha de anillos de carbono hexagonales unidos por dos unidades de acetileno el "diino" en el nombre. Graphdiyne se ha sugerido como una membrana nanoweb para la separación de isótopos o helio. Sin embargo, es diferenteLas propiedades electrónicas y la estructura similar a una red también hacen que Graphdiyne sea adecuado para aplicaciones electroquímicas. Changshui Huang de la Academia de Ciencias de China, Beijing, y sus colegas han investigado las capacidades de almacenamiento de litio y las propiedades electroquímicas de derivados de Graphdiyne ajustados electrónicamente a medida.
Los científicos sintetizaron los derivados de graphdiino en una estrategia de abajo hacia arriba al agregar moléculas precursoras en una lámina de cobre, que se autoorganizó para formar nanoestructuras ordenadas en capas. Utilizando monómeros que contienen grupos funcionales con propiedades electrónicas interesantes, los autores prepararon gradidiinos funcionales con distintospropiedades electroquímicas y morfológicas.
Entre estos grupos funcionales, aquellos que ejercen efectos de retirada de electrones redujeron la brecha de banda de grafidina y aumentaron su conductividad, informaron los autores. El grupo ciano fue especialmente efectivo y, cuando se usó como material anódico, el gradiodino modificado con ciano demostró excelentecapacidad de almacenamiento de litio y estable durante miles de ciclos, como informaron los autores.
Por el contrario, cuando se modificó el graphdiyne con grupos funcionales voluminosos grupos metilo que donan electrones a la red de graphdiyne, los autores observaron un espaciado de capa más grande, lo que hizo que la estructura del material fuera inestable de modo que el ánodo solo sobreviviera a una carga y descargaLos autores también compararon ambos materiales grafidiinos modificados con una versión "vacía" donde solo el hidrógeno ocupaba la posición de los grupos funcionales en la red.
Los autores concluyen que Graphdiyne modificado puede prepararse mediante una estrategia de abajo hacia arriba, que también es más adecuada para construir arquitecturas de material de carbono bidimensionales funcionales para baterías, condensadores y otros dispositivos electrocatalíticos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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