Síntesis y caracterización de materiales tipo redes metal-orgánicas para su uso como supercapacitores

Abstract

RESUMEN: El presente trabajo de tesis, con carácter experimental, se enfocó principalmente al desarrollo de redes metal-orgánicas (MOF, por sus siglas en inglés) como electrodos para evaluar su potencial como supercapacitores. Durante el desarrollo del proyecto se sintetizaron 5 diferentes MOFs a través del método hidrotermal. Los 5 materiales fueron una combinación de diferentes ligandos. Como centro metálico de las redes metal-orgánicas se utilizó cobalto, el cual fue obtenido del Co(NO3)2 6H2O. Como principal aportación de este trabajo, se sintetizó un material no previamente reportado, nombrado como Co-BB2A2. Se caracterizaron estas redes metal-orgánicas por los métodos de difracción de rayos-x, espectroscopia infrarroja, análisis termogravimétrico, espectroscopia de emisión óptica y adsorción de N2. Como resultado se pudo concluir la correcta síntesis de las redes metal-orgánicas, así como las principales características de cada una. La siguiente etapa fue la preparación de los electrodos modificados con cada uno de los MOFs. La preparación se llevó a cabo haciendo una pasta de composición 70%wt del MOF, 20%wt de carbón conductor super p y 10%wt de etanol. La pasta que prensada en una malla de acero inoxidable. Con los electrodos ya preparados, se pasó a la etapa de la caracterización electroquímica. Para tal objetivo se utilizaron las técnicas de coltametría cíclica y la técnica de cronopotenciometría utilizando el potenciostato-galvanostato versa STAT 3. La voltometría cíclica se realizó en los electrolitos KOH, LiOH y NaOH 1 M, mientras que la cronopotenciometría en NaOH 1 M. Con los resultados de las dos técnicas electroquímicas fue posible otener la capacitancia específica de cada uno de los 5 materiales. Los resultados muestran una mayor capacitancia en el material Co-BB2A2. Los valores de capacitancia específica para este material son de 417 F.g1 (voltametría cíclica, KOM 1M) y de 300F.g-1 (carga/descarga galvanostática, cronopotenciometría).