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El grafeno ha sido destacado recientemente como un material prometedor para la conversión de energía debido a sus propiedades únicas derivadas de una estructura en capas bidimensional de carbono hibridado sp2. En este trabajo, se desarrolla grafeno dopado con N (NGr) para su aplicación en reacciones de reducción de oxígeno (ORRs) en medios ácidos, y se intenta un dopaje adicional de B o P en el NGr para mejorar el rendimiento de la ORR. El NGr exhibe un potencial de inicio de 0.84 V y una actividad de masa de 0.45 mA mg−1 a 0.75 V. Sin embargo, el grafeno dopado con B, N (BNGr) y el grafeno dopado con P, N (PNGr) muestran potenciales de inicio de 0.86 y 0.87 V, y actividades de masa de 0.53 y 0.80 mA mg−1, respectivamente, que son 1.2 y 1.8 veces mayores que las del NGr. Además, un dopaje adicional de B o P reduce efectivamente la producción de H2O2 en las ORRs y muestra una estabilidad mucho mayor que la del Pt/C en medios ácidos. Se propone que la mejora en la actividad de la ORR resulta de la mayor asimetría de la densidad de espín o la transferencia de electrones en el plano basal del grafeno, y de la disminución de la brecha de energía entre el orbital molecular más alto ocupado (HOMO) y el orbital molecular más bajo no ocupado (LUMO) del grafeno a través del dopaje adicional de B o P.
Choi et al. (Tue,) estudiaron esta cuestión.