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PRODUCTION OF CORRUGATED AND POROUS GRAPHENE FROM COF FOR THE USE THEREOF AS SUPERCAPACITORSCM Patents

Índice de la ficha

Updated at
24/07/2026
Numero publicacion
WO.2015075294.A1
Fecha publicacion
28/05/2015
Numero solicitud
WO2014ES70861
Fecha presentacion
21/11/2014

En detalle

Resumen

The invention relates to the use of COF-type materials (Covalent Organic Frameworks) with adsorbed metals, for producing graphene upon calcination in special conditions. The graphene produced has supercapacitance properties. The efficiency of said materials is based on: i) the optimum dispersion of the homogeneously distributed metals; ii) the textural and conductive properties of the highly porous graphene produced, and iii) the mechanical resistance and stability of the graphene in terms of its possible processing for various applications.

Reivindicaciones

REIVINDICACIONES 1. Procedimiento de obtención de grafeno poroso corrugado caracterizado por que comprende: - calcinar un precursor COF coordinado por un complejo metálico o combinación de complejos metálicos - COF-Metal -. 2. Procedimiento de obtención de grafeno poroso corrugado según la reivindicación 1 , caracterizado por que comprende: - preparar un precursor COF coordinado por un complejo metálico o combinación de complejos metálicos - COF-Metal -, y - calcinar dicho COF-Metal. 3. Procedimiento de obtención de grafeno según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que la calcinación del COF-Metal se realiza en atmósfera controlada. 4. Procedimiento de obtención de grafeno según la reivindicación 3, caracterizado por que la atmósfera controlada es atmósfera inerte. 5. Procedimiento de obtención de grafeno poroso corrugado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la calcinación del COF-Metal se realiza a una temperatura de al menos 400<0>C. 6. Procedimiento de obtención de grafeno poroso corrugado según la reivindicación 5, caracterizado por que la calcinación del COF-Metal se realiza a una temperatura de entre 600 °C y 1000 °C. 7. Procedimiento de obtención de grafeno poroso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la calcinación del COF-Metal se realiza durante un tiempo comprendido entre 1 y 6 horas. 8. Procedimiento de obtención de grafeno poroso corrugado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la calcinación del COF-Metal se realiza en atmósfera controlada a una temperatura de entre 850 °C y 950 °C, durante un tiempo comprendido entre 1 y 6 h y con una rampa de calentamiento de entre 1 °C/min y 10 °C/min. 9. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que comprende una etapa previa a la calcinación, de deposición del precursor COF-Metal sobre una superficie sólida. 10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 , 2, ó 9, caracterizado por que después de calcinar el precursor COF-Metal, se realiza un lavado ácido del material obtenido, obteniendo un grafeno corrugado y poroso libre de restos de metales. 1 1. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 , 2, ó 9, caracterizado por que el precursor COF-Metal se obtiene a partir de un COF con átomos dadores de electrones en sus cavidades. 12. Procedimiento según la reivindicación 1 1 , en el que los átomos dadores están seleccionados entre N, S, O y combinaciones de ellos. 13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 , 2, 9, 10 ó 11 caracterizado por que el precursor COF-Metal, comprende complejos metálicos de un metal seleccionado entre Fe, Mn, Co, Ru, Rh, Ni, Pd, Cu y Cr, y combinaciones de los mismos. 14. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que comprende preparar el COF a partir de polímeros resultantes de la condensación de una amina y un aldehido. 15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que dicha amina y dicho aldehido tienen fórmulas seleccionadas entre las siguientes: para la amina: <img class="EMIRef" id="281512728-imgf000025-0001" /> (l) (la) (Ib) y para el aldehido: <img class="EMIRef" id="281512728-imgf000025-0002" /> (ll) (Na) (llb) donde R<1>y R<2>son fragmentos orgánicos iguales o diferentes, seleccionados entre radicales con una estructura que contiene 2, 3 ó 4 grupos funcionales en una geometría lineal, plana trigonal, plano-cuadrada o tetraédrica, y tanto R<1>como R<2>pueden ser seleccionados entre restos alquilo, arilo y combinaciones de ambos. 16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por que R<1>y R<2>son fragmentos orgánicos iguales o diferentes, seleccionados entre radicales con una estructura que contiene 2, 3 ó 4 grupos funcionales en una estructura seleccionada entre: geometría lineal que es una estructura carbonada, o carbonada con heteroátomos, y dicha estructura lineal está seleccionada entre cadenas de alquilo, arilo y arilalquilo, lineal o ramificada, y cadenas de alquilo, arilo y arilalquilo, lineal o ramificada sustituidas, donde el término "alquilo" se refiere a una cadena hidrocarbonada o heterocarbonada lineal o ramificada, cíclica o acíclica formada por átomos de carbono e hidrógeno, con o sin insaturaciones, de un total de entre 1 y 20 átomos de carbono y/o heteroátomos en la cadena principal, el término "arilo" se refiere a un hidrocarburo aromático de 6 a 14 átomos de carbono, tal como fenilo, naftilo, antracilo, el término "arilalquilo" se refiere a uno o varios grupos arilo unidos al resto de la molécula mediante un radical alquilo, - una estructura bidimensional seleccionadas entre anillos aromáticos o heteroaromáticos condensados o unidos entre sí a través de cadenas hidrocarbonadas, una estructura tridimensional seleccionada entre combinaciones de estructuras lineales ramificadas, combinaciones de estructuras bidimensionales unidas entre sí por espaciadores lineales seleccionados entre uno o más átomos de carbono tetraédricos, o combinaciones de estructuras lineales y estructuras bidimensionales y radicales policíclicos no condensados. 17. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por que R<1>y R<2>son iguales o diferentes y se seleccionan entre: - una cadena de uno a tres anillos aromáticos, preferentemente fenilos sustituidos en una o más posiciones con sustituyentes iguales o distintos, seleccionados entre halógeno, metilo, etilo, tertbutilo y vinilo, una estructura policíclica de entre uno y nueve anillos aromáticos no condensados, dispuestos de manera que un anillo central tiene anillos iguales o distintos en posiciones alternas y donde dichos sustituyentes seleccionados entre fenilo o bifenilo, - una estructura del tipo porfirina, en la que los átomos de carbono puente entre los anillos de cinco miembros tienen un grupo fenilo como sustituyente, - un anillo aromático de benceno unido a grupos amino o aldehido respectivos en las posiciones 1 , 2, 4 y 5, y - un grupo metilo sustituido con 4 anillos aromáticos ligados cada uno de ellos a un grupo amino en el caso de la amina, o aldehido en el caso del aldehido, según corresponda. 18. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por que R<1>y R<2>se seleccionan entre: <img class="EMIRef" id="281512728-imgf000027-0001" /> (III) 19. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 , 2, ó 9 a 13, caracterizado porque el COF-Metal es bidimensional. 20. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que el precursor de carbono COF-Metal bidimensional y se obtiene a partir de 1 ,3,5-tris(4-aminofenil)benceno y benceno-1 ,3,5-tricarboxaldehido y un complejo de Fe(lll), y tiene la estructura representada por la fórmula (III) <img class="EMIRef" id="281512728-imgf000028-0001" /> 21. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado porque comprende: -mezclar una solución de 1 ,3,5-tris(4-aminofenil)benceno y una solución de benceno- 1 ,3,5-tricarboxaldehido a temperatura ambiente, - añadir ácido acético obteniendo una suspensión, - añadir una solución de una sal de Fe(lll) seleccionada entre acetil acetonato, cloruro, acetato, nitrato y perclorato. 22. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 , 2, 9 ó 10, caracterizado por que el grafeno obtenido tiene una distribución homogénea del tamaño de poro. 23. Grafeno poroso corrugado obtenido de acuerdo con el procedimiento descrito en una de las reivindicaciones anteriores. 24. Uso del grafeno obtenido por el procedimiento de la invención para aplicaciones que requieran materiales con propiedades de supercapacitancia, incluyendo dispositivos supercapacitores.

Etiquetas

Inventores
Coronado Miralles EugenioRibera Hermano Antonio LuisAbellán Sáez GonzaloZamora Abanades FélixMas Ballestë RubénRodríguez San Miguel David
Solicitantes
Uni de ValènciaUniversitat de ValènciaUniversidad Autónoma de MadridFundación Imdea Nanociencia
Clasificacion ipc
B82Y 40/ 00 A IC01B 31/ 02 A IC01B 31/ 04 A IH01G 11/ 34 A IH01G 9/ 042 A I
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