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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4250| Dopaje de grafeno con nitrógeno y la modulación de las especies nitrogenadas para aplicaciones electroquímicas Doping of graphene with nitrogen and modulation of nitrogen species for electrochemical applications | |
| JOSE MANUEL RUIZ MARIZCAL | |
| JOSE MANUEL ROMO HERRERA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Grafeno, Grafeno dopado con nitrógeno, Especies nitrogenadas, Tratamientos térmicos, Óxido de grafeno Graphene, N-doped graphene, Nitrogen species, Heat treatments, Graphene oxide | |
| Este trabajo se centra en la síntesis y caracterización de óxido de grafeno (GO) y en la modulación de las especies de oxígeno presentes en su superficie. Se emplearon diversas técnicas de caracterización, como la termogravimetría (TGA) y la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS), para comprender la correlación entre las distintas especies de oxígeno y optimizarlas de manera sistemática. Se destacaron factores clave, como el medio de dispersión, la temperatura de evaporación del agua y la técnica utilizada para dispersar el GO en el solvente, los cuales resultaron cruciales para mejorar la mezcla de precursores nitrogenados con el GO. Además, se estudió la interacción entre el GO y la melamina, evaluando el efecto de la temperatura y el medio en dicha interacción. Asimismo, se logró sintetizar grafeno dopado con nitrógeno utilizando el GO como plantilla, obteniendo un material de alta calidad. Mediante tratamientos térmicos, se analizó el proceso de dopaje, así como la desorción y selectividad de las especies nitrogenadas. Se observó que, a temperaturas superiores a 700°C, el nitrógeno incorporado comienza a desorberse, con variaciones según su estabilidad térmica. Un tratamiento adicional a 900°C optimizó las especies nitrogenadas presentes en la muestra previamente dopada a 700°C, alcanzando un contenido óptimo de nitrógeno. Las evaluaciones electroquímicas revelaron que, incluso con un tratamiento térmico inicial a 900°C, se obtuvo una selectividad en las especies nitrogenadas similar a la alcanzada tras un postratamiento, lo que sugiere la posibilidad de omitir un paso adicional de tratamiento térmico. Esta selectividad no solo facilita la modulación de las especies nitrogenadas, sino que también favorece su aplicación en reacciones electroquímicas clave, como la reacción de reducción de oxígeno (ORR), representando un avance significativo en el desarrollo de materiales para futuras aplicaciones electroquímicas. This work focuses on the synthesis and characterization of graphene oxide (GO) and the modulation of oxygen species present on its surface. Various characterization techniques, such as thermogravimetric analysis (TGA) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), were employed to understand the correlation between different oxygen species and systematically optimize them. Key factors such as the dispersion medium, water evaporation temperature, and the technique used to disperse GO in the solvent were identified as crucial for improving the mixing of nitrogen precursors with GO. Additionally, the interaction between GO and melamine was studied, evaluating the influence of temperature and medium on this interaction. Furthermore, nitrogen-doped graphene was successfully synthesized using GO as a template, obtaining a high-quality material. Thermal treatments provided insights into the doping process, as well as the desorption and selectivity of nitrogen species. It was observed that at temperatures above 700°C, the incorporated nitrogen begins to desorb, with variations depending on its thermal stability. An additional treatment at 900°C optimized the nitrogen species in the sample previously doped at 700°C, achieving an optimal nitrogen content. Electrochemical evaluations revealed that even with an initial thermal treatment at 900°C, a nitrogen species selectivity similar to that obtained after a posttreatment was achieved, suggesting the possibility of omitting an additional thermal treatment step. This selectivity not only facilitates the modulation of nitrogen species but also enhances their application in key electrochemical reactions, such as the oxygen reduction reaction (ORR), representing a significant advancement in the development of materials for future electrochemical applications. | |
| CICESE | |
| 2025 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Ruiz Marizcal, J.M. 2025. Dopaje de grafeno con nitrógeno y la modulación de las especies nitrogenadas para aplicaciones electroquímicas. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 114 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_José Manuel Ruiz Marizcal_2025.pdf | Descripción completa de la tesis | 26.08 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |