Redes de Carbono Poroso Dopadas com Nitrogênio Derivadas de Nitreto de Carbono Grafítico para Redução de Oxigênio de Alto Desempenho

Resumo

Reação de redução de oxigênio (ORR) sustenta operação de células a combustível e baterias metal-ar. Embora catalisadores baseados em platina entreguem alta atividade, seu custo, durabilidade limitada e sensibilidade a metanol impedem comercialização. Aqui relatamos síntese simples e escalável de redes de carbono poroso dopadas com nitrogênio (NC-T) que combinam alta área superficial, rico conteúdo de nitrogênio e excelente desempenho ORR sem metais nobres. Nitreto de carboneto grafítico (g-C₃N₄) serve simultaneamente como modelo estrutural e fonte de nitrogênio, enquanto dopamina (DA) fornece esqueleto de carbono. Após revestimento hidrotérmico a 120–160 °C e pirólise em etapa única a 900 °C, o material NC-120 resultante exibe área superficial específica de 954 m² g⁻¹ e 5,71% de nitrogênio. Testes eletroquímicos em KOH 0,1 M revelam potencial de início de 0,224 V vs. RHE, densidade de corrente limite comparável a Pt/C comercial, e superior tolerância a metanol e estabilidade cíclica. Este trabalho demonstra rota livre de metal, custo-efetiva para catalisadores ORR de alta atividade que podem ser integrados diretamente em células a combustível de próxima geração.

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