Científicos del Instituto de Química General e Inorgánica, la Academia Rusa de Ciencias Kurnakov y del Centro de Química Aplicada de la Universidad Hebrea de Jerusalem, han desarrollado un método basado en la “química verde” para la síntesis de un material compuesto basado en sulfuro de zinc y óxido de grafeno reducido.
Este método se puede utilizar para obtener una variedad de materiales compuestos funcionales, especialmente ánodos para un nuevo tipo de baterías: las baterías de iones de sodio. Los resultados de la investigación se publican en el Journal of Alloys and Compounds.
Los materiales basados en compuestos de zinc tienen una amplia gama de aplicaciones en varios campos de la ciencia y la tecnología, incluida la medicina, la tecnología electrónica, la industria alimentaria y la producción química. Dependiendo de las propiedades requeridas del material final para la síntesis, se utilizan varios métodos, cuyo uso, por regla general, implica el uso de equipos tecnológicos complejos, así como solventes orgánicos, y requiere la eliminación de desechos tóxicos.
Un equipo internacional de autores del IGIC RAS y de la Universidad Hebrea de Jerusalem propuso un nuevo enfoque sintético, según el cual es posible obtener materiales compuestos funcionales basados en compuestos de zinc.
La técnica de síntesis consiste en la formación de una solución coloidal de peróxido de zinc y su posterior depósito sobre la superficie de partículas de óxido de grafeno por tratamiento con una solución alcalina.
El tratamiento adicional del material resultante con sulfuro de hidrógeno y el posterior calentamiento condujeron a la formación de cristales de sulfuro de zinc y la reducción del óxido de grafeno. El exceso de sulfuro de hidrógeno fue completamente capturado por la solución de sulfato de cobre para formar sulfuro de cobre que, a su vez, se usó para producir sulfuro de hidrógeno. El método simple desarrollado por nosotros para la preparación de materiales funcionales a base de compuestos de zinc permite utilizar los reactivos iniciales de la manera más eficiente posible.
El método propuesto no requiere grandes gastos de tiempo y energía, equipo complejo y costoso y el uso de solventes orgánicos, en contraste con el método solvotérmico ampliamente utilizado.
Los autores investigaron la posibilidad de utilizar el material compuesto resultante como ánodo en una batería de iones de sodio. Los valores obtenidos (la capacidad electroquímica es de 550 mAh/g después de 150 ciclos a una corriente de carga-descarga de 100 mA/g) son los mejores indicadores de materiales a base de sulfuro de zinc para baterías de iones de sodio. El material es estable durante la operación y retiene una alta capacitancia a una mayor tasa de carga y descarga de la celda, lo que indica la promesa de utilizar el método sol-gel de peróxido para la síntesis de materiales funcionales.
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