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Los borocarbonitruros son compuestos bidimensionales que contienen átomos de boro , nitrógeno y carbono en una proporción B x C y N z. [ 1 ] [ 2 ] Los borocarbonitruros se distinguen del grafeno codopado con B y N en que los primeros contienen dominios separados de nitruro de boro y grafeno, así como anillos con enlaces BC, BN, CN y CC. [ 3 ] Estos compuestos generalmente tienen una gran área superficial, pero los borocarbonitruros sintetizados a partir de un material de carbono de gran área superficial, urea y ácido bórico tienden a tener las áreas superficiales más altas. [ 1 ] [ 4 ] [ 5 ] Esta gran área superficial, junto con la presencia de defectos de Stone-Wales en la estructura de los borocarbonitruros, también permite una alta absorción de CO 2 y CH 4, lo que puede hacer que los compuestos de borocarbonitruro sean un material útil para el secuestro de estos gases . [ 1 ] [ 4 ] [ 6 ]
Eléctrico
La brecha de banda de los borocarbonitruros varía de 1,0 a 3,9 eV [ 1 ] [ 7 ] y depende del contenido de dominios de carbono y nitruro de boro, ya que tienen propiedades eléctricas diferentes. [ 1 ] Los borocarbonitruros con un alto contenido de carbono tienen brechas de banda más bajas [ 2 ] , mientras que aquellos con un mayor contenido de dominios de nitruro de boro tienen brechas de banda más altas. [ 1 ] Los borocarbonitruros sintetizados en reacciones gaseosas o sólidas también tienden a tener brechas de banda grandes y son más aislantes. [ 1 ] El amplio rango de composición de los boronitruros permite ajustar la brecha de banda, lo que, junto con su alta área superficial y defectos de Stone-Wales, puede hacer de los boronitruros un material prometedor en dispositivos eléctricos. [ 2 ] [ 8 ]
Síntesis
Reacción en estado sólido
Se mezclan materiales de carbono de alta superficie específica, como carbón activado, ácido bórico y urea, y luego se calientan a altas temperaturas para sintetizar borocarbonitruro. [ 2 ] La composición de los compuestos resultantes puede modificarse variando la concentración de los reactivos y la temperatura. [ 1 ]
Síntesis en fase gaseosa
En la deposición química de vapor, los precursores de boro, nitrógeno y carbono reaccionan a altas temperaturas y se depositan sobre un sustrato metálico. [ 1 ] La variación de la concentración de los precursores y la selección de ciertos precursores darán lugar a diferentes proporciones de boro, nitrógeno y carbono en el compuesto de borocarbonitruro resultante. [ 2 ]
compuestos de borocarbonitruro
El borocarbonitruro también puede sintetizarse mediante el apilamiento aleatorio de dominios de boronitruro y grafeno a través de interacciones covalentes [ 2 ] o a través de interacciones líquidas. [ 1 ] En el primer método, las láminas de grafeno y nitruro de boro se funcionalizan y luego reaccionan para formar capas de borocarbonitruro. [ 2 ] En el segundo método, el nitruro de boro y el polvo de grafito se disuelven en isopropanol y dimetilformamida, respectivamente, y luego se someten a sonicación. [ 2 ] Posteriormente, se exfolia para aislar las capas de borocarbonitruro.
Referencias
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Kumar, Nitesh; Moisés, Kota; Pramoda, K.; Shirodkar, Sharmila N.; Mishra, Abhishek Kumar; Waghmare, Umesh V.; Sundaresan, A.; Rao, CNR (23 de abril de 2013). "Borocarbonitruros, BxCyNz". Revista de Química de Materiales A. 1 (19): 5806. doi : 10.1039/c3ta01345f .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 Rao, CNR; Gopalakrishnan, K. (2016-10-31). "Borocarbonitruros, BxCyNz: Síntesis, caracterización y propiedades con aplicaciones potenciales". ACS Applied Materials & Interfaces . 9 (23): 19478– 19494. doi : 10.1021/acsami.6b08401 . PMID 27797466 .
- ↑ Rao, CN R; Maitra, Urmimala (2015-01-01). "Análogos inorgánicos del grafeno". Annual Review of Materials Research . 45 (1): 29– 62. Bibcode : 2015AnRMS..45...29R . doi : 10.1146/annurev-matsci-070214-021141 .
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- compuestos de boro-nitrógeno