Single Atoms Suportados em Carbonos Dopados com Nitrogênio e Nitretos de Carbono: materiais estratégicos para Aplicação em Sistemas de Armazenamento de Energia

• Processo: 24/02739-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Ivo Freitas Teixeira
• Beneficiário: Rayse Machado Ferreira
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/14741-6 - Nitretos de carbono grafítico como plataformas para single-atom fotocatálise: usando princípios de design para melhores desempenhos, AP.JP
• Assunto(s): Armazenamento de energia Energia Materiais nanoestruturados Supercapacitores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Armazenamento de Energia | energia | Nanomateriais | Single-Atom | supercapacitores | Nanomateriais

Resumo

O objetivo deste projeto é o desenvolvimento de uma nova metodologia simples e eficaz de síntese de materiais de átomo único (SAMs), suportadas em materiais de carbono dopados com nitrogênio e nitretos de carbono cristalinos, para aplicação em dispositivos de armazenamento de energia. Nossa abordagem combina dois métodos: a síntese de materiais de carbono dopados com nitrogênio na presença de sais alcalinos, inspirada no método de síntese de nitretos de carbono cristalinos, seguida pela coordenação de metais de transição (e.g. Ni, Mn, Mg, Co) sobre estes materiais de carbono dopados com nitrogênio empregando um método de troca catiônica. O mesmo método de troca catiônica será empregado para estabilizar átomos únicos em nitretos de carbono cristalinos. Caracterizaremos cuidadosamente os materiais sintetizados obtidos usando várias técnicas, incluindo análise elementar, ICP-OES, XRD, TEM, FTIR, Raman, UV-Vis, fluorescência, STEM-HAADF e EXAFS, para confirmar a presença de átomos únicos de metal isolados na estrutura do material. Medidas eletroquímicas, como voltametria cíclica, e estudos mais avançados como carga/descarga galvanostática e espectroscopia de impedância eletroquímica, serão realizados a fim de investigar as propriedades eletroquímicas desses materiais para aplicação em supercapacitores. Além disso, a família de materiais à base de nitretos de carbono cristalinos também será explorada em dispositivos de armazenamento de energia via dark fotocatálise.