{"id":132057,"date":"2013-06-07T07:00:06","date_gmt":"2013-06-07T06:00:06","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132057"},"modified":"2013-06-07T09:51:32","modified_gmt":"2013-06-07T08:51:32","slug":"produccion-de-grafeno-mediante-rutas-electroquimicas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2013\/06\/07\/132057","title":{"rendered":"Producci\u00f3n de grafeno mediante rutas electroqu\u00edmicas"},"content":{"rendered":"

Las propiedades \u00fanicas del grafeno le convierten en un material prometedor en diversos campos, lo que ha llevado por ejemplo a la Uni\u00f3n europea al inicio de un programa de I+D muy ambicioso.1<\/sup> Estudios recientes de su s\u00edntesis mediante diferentes m\u00e9todos han permitido avanzar en el problema crucial de su agregaci\u00f3n, que est\u00e1 inducida por las fuertes interacciones <\/em>\u03c0<\/em>–<\/em>\u03c0<\/em> entre capas y por fuerzas tipo van der Waals. El desarrollo de m\u00e9todos sint\u00e9ticos de grafeno para aplicaciones a gran escala es otro de los grandes caballos de batalla, y las rutas electroqu\u00edmicas son unas de las m\u00e1s prometedoras para alcanzar los objetivos deseables.<\/em><\/p>\n

\u00a0Autora: Suheda ISIKLI \u2013 IMDEA Energ\u00eda<\/strong><\/p>\n

La producci\u00f3n sostenible de energ\u00eda, incluyendo su producci\u00f3n, almacenamiento, gesti\u00f3n y consumo, est\u00e1n siendo objeto de una creciente atenci\u00f3n debido al impacto negativo del consumo de combustibles f\u00f3siles. De entre todas las tecnolog\u00edas necesarias para una mayor implementaci\u00f3n de las renovables la m\u00e1s cr\u00edtica es probablemente la de su almacenamiento, ya que las tecnolog\u00edas actuales no alcanzan los requisitos deseables.<\/p>\n

En concreto, las tecnolog\u00edas electroqu\u00edmicas como las bater\u00edas o los supercondensadores necesitan combinar una mayor densidad de energ\u00eda y una alta densidad de potencia. Las l\u00edneas de investigaci\u00f3n m\u00e1s importante para ello buscan mejorar los materiales de electrodo y los electrolitos. Y entre los materiales de electrodo el grafeno es uno de los m\u00e1s prometedores.<\/p>\n

El grafeno es una monocapa de carbones sp2<\/sup> ordenados hexagonalmente. Tiene una alta conductividad el\u00e9ctrica intr\u00ednseca, una excelente conductividad t\u00e9rmica, una alta \u00e1rea superficial espec\u00edfica, una gran transmitancia \u00f3ptica y una alta dureza mec\u00e1nica. 2<\/sup> Sin embargo, las propiedades dependen fuertemente del m\u00e9todo de s\u00edntesis usado.<\/p>\n

Los m\u00e9todos qu\u00edmicos sint\u00e9ticos que se han propuesto hasta la actualidad para la producci\u00f3n del grafeno a partir de grafito producen en la mayor\u00eda de los casos defectos superficiales que deterioran las propiedades el\u00e9ctricas del grafeno, adem\u00e1s de usar procesos que no son medioambientalmente benignos. Por su parte, los m\u00e9todos electroqu\u00edmicos posibilitan una producci\u00f3n potencialmente m\u00e1s r\u00e1pida, controlable y barata, pero han sido comparativamente poco estudiados des de la primera exfoliaci\u00f3n electroqu\u00edmica del grafito reportada por Liu et al. 3<\/sup>\u00a0<\/sup><\/p>\n

En ese primer estudio se us\u00f3 un m\u00e9todo directo y sencillo para producir grafenos a partir de grafito en mezclas de l\u00edquido i\u00f3nico (IL)\/agua en las que los radicales hidroxilo y ox\u00edgeno producidos por oxidaci\u00f3n an\u00f3dica del agua empiezan la oxidaci\u00f3n del grafito en sus escalones, facilitando a su vez la intercalaci\u00f3n de aniones procedentes del l\u00edquido i\u00f3nico. La alta constante diel\u00e9ctrica del IL impide las interacciones de van der Waals entre capas que inducen el agrupamiento de grafenos y dan lugar a grafenos con propiedades el\u00e9ctricas sin deteriorar.4<\/sup> Estudios m\u00e1s recientes han obtenido grafeno por exfoliaci\u00f3n electroqu\u00edmica de grafito pirol\u00edtico altamente orientado (HOPG) en medio acuoso \u00e1cido,5<\/sup> permitiendo vislumbrar una reducci\u00f3n dr\u00e1stica de costes en estos procesos.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Esquema 1.<\/strong> Ilustraci\u00f3n del proceso de exfoliaci\u00f3n del graffito en mezclas de l\u00edquido i\u00f3nico y agua.4<\/sup><\/p>\n

El grafeno ya se ha usado como material de electrode en supercondensadores y bater\u00edas de i\u00f3n litio, y ha mostrado una alta capacitancia espec\u00edfica, densidad de potencia y de energ\u00eda, y larga ciclabilidad, adem\u00e1s de una alta conductividad el\u00e9ctrica,6<\/sup> lo que le sit\u00faa como un material muy prometedor para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento electroqu\u00edmico de energ\u00eda de prestaciones mejoradas, por lo que la pregunta a responder en este momento es si se puede desarrollar un m\u00e9todo de s\u00edntesis del grafeno que pueda escalarse para su aplicaci\u00f3n industrial. Considerando las ventajas de la ruta sint\u00e9tica electroqu\u00edmica es de esperar que reciba una mayor atenci\u00f3n en los esfuerzos para responder afirmativamente a esta pregunta.<\/p>\n

 <\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

1.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 http:\/\/www.graphene-flagship.eu\/GF\/index.php<\/p>\n

2.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 C. Xu, B. Xu, Y. Gu, Z. Xiong, J. Sun, and X. S. Zhao, Energy & Environmental Science<\/em>, 2013, 1388\u20131414.<\/p>\n

3.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 J. C. N. Liu, F. Luo, H.Wu, Y. Liu, C. Zhang, Advanced Functional Materials<\/em>, 2008, 1518.<\/p>\n

4.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 J. Lu, J. Yang, J. Wang, A. Lim, S. Wang, and K. P. Loh, ACS Nano<\/em>, 2009, 3<\/strong>, 2367\u20132375.<\/p>\n

5.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 C.-Y. Su, A.-Y. Lu, Y. Xu, F.-R. Chen, A. N. Khlobystov, and L.-J. Li, ACS nano<\/em>, 2011, 5<\/strong>, 2332\u20139.<\/p>\n

6.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 H. Zhang, X. Zhang, X. Sun, D. Zhang, H. Lin, C. Wang, H. Wang, and Y. Ma, ChemSusChem<\/em>, 2013. DOI: 10.1002\/cssc.201200904<\/p>\n

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