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Modificación De Sustratos Tridimensionales Carbonosos Mediante El Dopaje Con Nitrógeno Y La Deposición De Hexacianoferrato De Níquel Para La Remoción Electroquímica De Iones De Sodio Presentes En Aguas

Resumen

El proceso de desionización capacitiva (CDI) se ha venido investigado como una alternativa más eficaz y económica a los procesos actualmente usados en la desalinización del agua (ósmosis inversa y destilación térmica) y en respuesta a la problemática de escasez de agua dulce en zonas de ubicación remota. Una de las principales líneas de estudio, con relación al proceso CDI, es el desarrollo de nuevos materiales para electrodos con mayor capacidad y eficiencia de almacenamiento de iones; estudios previos han sugerido el uso de materiales carbonosos y análogos de azul de Prusia (PBA) como potenciales alternativas para tales propósitos; sin embargo, estos materiales por sí mismos presentan deficiencias en sus propiedades que disminuyen su capacidad de remoción de iones cuando se usan de forma independiente. En este trabajo se sintetizaron y modificaron sustratos tridimensionales de Carbono Vítreo Reticular (CVR) mediante el dopaje con nitrógeno introducido en diferentes relaciones molares de ácido/urea (1:0, 1:10, 1:15 y 1:20), la funcionalización de sus superficies por ultrasonido, y la deposición de hexacianoferrato de níquel (NiHCF) para la remoción de iones alcalinos en dispositivos de desionización capacitiva. Mediante pruebas de caracterización electroquímica, como voltamperometría cíclica a diferentes velocidades de barrido de potencial (5, 10, 15, 20, 30 y 40 mV/s) y pruebas de carga y descarga galvanostática (GCD) a diferentes densidades de corrientes (0.025, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5 y 1 mA/cm3), se evaluaron las propiedades electroquímicas de los sustratos modificados. Se realizaron análisis FT-IR, Raman y XPS para analizar las propiedades fisicoquímicas de los sustratos, identificando grupos funcionales de nitrógeno, como N-Q, Nox, N5 y N6. Los resultados obtenidos revelaron que el sustrato CVR sin urea mostró la mayor capacidad de remoción de iones de sodio (177.35 μg/g) de los sustratos analizados, seguido por el sustrato con relación ácido/urea 1:15 y depósito de NiHCF (42,03 μg/g), lo que no respalda la hipótesis inicial de que el dopaje con urea aumenta la eficacia.