Materiales de carbono dopados con N producidos por CVD con los compuestos derivados de LDHs

Resumen Los hidróxidos dobles en capas (LDHs) de diversas composiciones, es decir, Mg–Al, Mg–Mn–Al, se aplican como precursores de óxidos metálicos para la preparación de materiales de carbono dopados con N a través de deposición química de vapor (CVD) con acetonitrilo (como fuente de carbono y nitrógeno) a 600 y 700 °C. El uso de LDHs que contienen Mn para la preparación de los materiales de carbono es una novedad. Se investiga el impacto de especies de metales de transición, es decir, Mn x O y , en una mezcla de óxidos metálicos derivados de LDHs sobre la cantidad de depósito de carbono y su composición, morfología, propiedades texturales y capacitivas. Las especies que contienen Mn presentes en una mezcla de óxidos metálicos aumentan la cantidad de producto carbonoso en comparación con aquellas derivadas de LDHs Mg–Al. Los LDHs Mg–Mn–Al calentados térmicamente contienen defectos estructurales debido a óxidos de manganeso, lo que promueve la formación de depósitos de carbono, especialmente una mayor producción de carbonos amorfos. La adición de Mn en la matriz de LDHs Mg–Al conduce a partículas de carbono con un aumento en la dopaje por N y un volumen mejorado de mesoporos. Además, los dominios grafíticos que se presentan en los materiales de carbono obtenidos con LDHs Mg–Mn–Al son más gruesos que los de las muestras correspondientes obtenidas con LDHs Mg–Al, ya que las especies que contienen Mn influyen en la concentración y ubicación de grupos que contienen N en la estructura grafítica. La capacitancia específica de los materiales de carbono producidos por CVD con los compuestos derivados de LDHs Mg–Al o Mg–Mn–Al es comparable (20–25 μF cm −2 ). La formación de la capa doble eléctrica en la interfaz del electrodo/electrolito es más fácil para los materiales de carbono preparados a 700 °C que para los materiales de carbono preparados a 600 °C. La carga máxima se almacena ya sea en las partes superficiales de las partículas de carbono para los primeros, ya que contienen mesoporos de estrangulación, o en las partes profundas de las partículas de carbono para los últimos, ya que contienen mesoporos en forma de hendidura. Resumen gráfico