El grafeno defectuoso posee una alta actividad electrocatalítica
Científicos del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, Skoltech, y el Instituto Conjunto de Altas Temperaturas de la Academia Rusa de Ciencias han realizado un estudio teórico de los efectos de los defectos del grafeno en la transferencia de electrones en la interfaz grafeno-solución. Sus cálculos muestran que los defectos pueden aumentar la tasa de transferencia de carga en un orden de magnitud. Además, al variar el tipo de defecto, es posible catalizar selectivamente la transferencia de electrones a una determinada clase de reactivos en una solución. Esto puede ser muy útil para crear sensores electroquímicos y electrocatalizadores eficientes. Los hallazgos se publicaron en la revista Electrochimica Acta.
El carbono se utiliza ampliamente en electroquímica. Un nuevo tipo de electrodos basados en carbono, hechos de grafeno, tiene un gran potencial para biosensores, sistemas fotovoltaicos y células electroquímicas. Por ejemplo, el grafeno modificado químicamente puede utilizarse como un análogo barato y eficaz de los catalizadores de platino o iridio en las pilas de combustible y las baterías de metal-aire.
Las características electroquímicas del grafeno dependen en gran medida de su estructura química y sus propiedades electrónicas, que tienen un impacto significativo en la cinética de los procesos redox. El interés por estudiar la cinética de la transferencia de electrones en la superficie del grafeno se ha visto estimulado recientemente por nuevos datos experimentales que muestran la posibilidad de acelerar la transferencia en defectos estructurales.
En un documento reciente, del que son coautores tres científicos rusos, se presenta un estudio teórico de la cinética de la transferencia de electrones en la superficie del grafeno con diversos defectos. Todos estos cambios afectaron significativamente a la constante de la tasa de transferencia.
«En nuestros cálculos, tratamos de establecer una relación entre la cinética de la transferencia de electrones heterogénea y los cambios en las propiedades electrónicas del grafeno causados por defectos. Resultó que la introducción de defectos en una hoja de grafeno prístina puede conducir a un aumento de la densidad de los estados electrónicos cerca del nivel de Fermi y catalizar la transferencia de electrones», dijo el Profesor Asociado Sergey Kislenko del Departamento de Física de Procesos de Alta Temperatura, MIPT.
«También, dependiendo del tipo de defecto, ello afecta de diferentes maneras a la densidad de los estados electrónicos a través de varias regiones de energía. Esto sugiere la posibilidad de implementar una catálisis electroquímica selectiva. Creemos que estos efectos pueden ser útiles para aplicaciones de sensores electroquímicos, y el aparato teórico que estamos desarrollando puede ser utilizado para el diseño químico selectivo de nuevos materiales para aplicaciones electroquímicas», añadió el científico. (Fuente: NCYT Amazings)
