Una determinación por RMN de la difusión de CO en electrocatalizadores de platino

Área de la Ciencia:

• La electroquímica es electroquímica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química de las superficies.

Sus antecedentes:

• Comprender la difusión molecular en los electrocatalizadores de nanopartículas es crucial para optimizar la actividad catalítica.
• La medición directa de la difusión en la interfaz sólido / líquido presenta desafíos experimentales significativos.

Objetivo del estudio:

• Para medir directamente la difusión de monóxido de carbono (CO) en los electrocatalizadores de nanopartículas de platino (Pt) en la interfaz sólido / líquido.
• Para investigar la influencia del medio electrolitico en la dinámica de difusión de CO.
• Establecer una nueva metodología para el estudio de la difusión superficial en catalizadores de nanopartículas.

Principales métodos:

• Utilizó resonancia magnética nuclear (RMN) 13C con una secuencia de pulsos de etiquetado de espín para la medición directa de la difusión de CO.
• Realizó experimentos con catalizadores comerciales de nanopartículas Pt-negro bajo cobertura de CO de saturación.
• Empleado 2H RMN para confirmar el estado líquido del electrolito a través del rango de temperatura experimental (253-293 K).

Principales resultados:

• Determinados parámetros de difusión de CO exhibiendo el comportamiento de Arrhenius.
• Se calculó una energía de activación de 6.0 +/- 0.4 kcal/mol y un factor pre-exponencial de (1.1 +/- 0.6) x 10-8 cm2/s.
• Se observó una difusión de CO significativamente más lenta en el electrolito en comparación con las superficies metálicas a granel bajo vacío ultraalto (UHV).

Conclusiones:

• El intercambio impulsado por gradientes de potencial químico entre poblaciones de CO es el mecanismo probable para la difusión.
• El medio electrolítico obstaculiza sustancialmente la difusión superficial de CO en los electrocatalizadores de nanopartículas.
• Este estudio introduce un nuevo enfoque para estudiar la difusión de moléculas adsorbidas en catalizadores de nanopartículas, permitiendo la correlación con la actividad catalítica.