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Metal-free ovalbumin-derived N-S-co-doped nanoporous carbon materials as efficient electrocatalysts for oxygen reduction reaction

2019

André L. Cazetta, Lucas Spessato, Karen C. Bedin, Isis P.F.A. Souza, Rafael A. Araújo, Alessandro F. Martins, Taís L. Silva, Rafael Silva, Vitor C. Almeida

2/15/20191 min ler

Materiais de carbono nanoporosos foram obtidos com sucesso utilizando carvão ósseo (CO) como indutor de poros e clara de ovo desidratada como precursor de carbono e heteroátomos. Eles foram sintetizados na presença de ortossilicato de tetraetila (TEOS) e CO (NSAC1), bem como na ausência destes (NSAC2, sem TEOS ; NSAC3, sem CO). A porosimetria com gás N₂ mostrou o efeito do CO e do TEOS no valor da área superficial do NSAC1 (345 m² g⁻¹  ), que foi superior ao encontrado para o NSAC2 (280 m² g⁻¹  )e o NSAC3 (240 m² g⁻¹  ) . Os padrões de difração de raios X e os espectros Raman mostraram um equilíbrio entre a estrutura organizada e a não organizada, enquanto as imagens de MEV revelaram algumas modificações morfológicas. Os espectros FTIR revelaram a presença de heteroátomos na rede de carbono, os quais foram investigados por meio de análise XPS. O NSAC1 apresentou teores mais elevados de N (15,20%) e S (0,40%) do que os encontrados para o NSAC2 (13,58% e 0,26%) e o NSAC3 (15,14% e 0,18%), respectivamente. As propriedades eletrocatalíticas dos materiais foram investigadas em relação à reação de redução de oxigênio (ORR), e os resultados foram comparados com os obtidos para um catalisador comercial (Pt/C). O NSAC1 apresentou a melhor atividade eletrocatalítica para a ORR, com um potencial de início 110 mV mais negativo do que o obtido para o catalisador Pt/C e uma densidade de corrente associada de 0,45 mA cm⁻² .

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