Nanopartículas de NiCo sintetizadas por química verde y su desempeño como ánodo en una celda de combustible microfluídica de urea

Abstract

La síntesis de nanopartículas por medio de técnicas de química verde es una metodología emergente con varias ventajas sobre las rutas químicas convencionales. El presente estudio proporciona información sobre la síntesis en un solo paso de nanopartículas de óxidos mixtos de Ni y Co, usando como agente reductor extracto de Eucalyptus globulus y Púnica granatum, con la finalidad de obtener nanopartículas electroactivas para la reacción de oxidación de urea. El tamaño y la morfología de estas nanopartículas se caracterizaron con microscopía electrónica de barrido y transmisión (MEB, MET), mientras que la composición elemental se obtuvo mediante la técnica de energía dispersiva de rayos X (EDX). La presencia de los compuestos fenólicos y su participación en la reducción de iones metálicos fue evaluada con espectroscopía infrarroja (FTIR), dispersión dinámica de luz (DDL) y potencial z. La caracterización fisicoquímica de los óxidos mixtos de Ni y Co fue llevada a cabo con reducción a temperatura programada, y la actividad catalítica se evaluó con técnicas electroquímicas. Los resultados de estos análisis demuestran que se sintetizaron nanopartículas con un tamaño desde 5 nm hasta >100 nm y de morfología globular, compuestas por Ni, Co, C y O. El espectro FTIR confirmó la presencia de restos orgánicos, mientras que los análisis DDL y potencial z sugieren que los restos orgánicos estabilizan las nanopartículas y generan aglomeración por posibles interacciones entre grupos fenólicos. El análisis electroquímico reveló que los materiales sintetizados fueron catalíticamente activos para la oxidación de urea en concentración 0.33 M y con una cinética de reacción comparable con los catalizadores obtenidos por síntesis convencionales. Adicionalmente se evaluó el desempeño de los materiales en una celda de combustible microfluídica de urea, siendo el catalizador NiCo(Eg) en un medio de KOH 1 M con 0.33 M de urea, con el que se obtuvieron los mejores resultados, es decir, 3 mW cm-2, 16 mA cm-2 y 0.8 V.