Identificación del descriptor de actividad para la reducción de oxígeno en electrocatalizadores no preciosos:...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica es electroquímica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ciencias de la superficie Ciencias de la superficie.

Sus antecedentes:

• El desarrollo de electrocatalizadores eficientes de metales no preciosos del grupo es vital para las pilas de combustible y las baterías de aire metálico.
• Los métodos de síntesis actuales para electrocatalizadores no preciosos (Fe-N(x) / C) carecen de una comprensión fundamental.
• Se necesita una comprensión a nivel molecular para guiar el diseño de electrocatalizadores avanzados.

Objetivo del estudio:

• Para dilucidar el mecanismo de reducción de oxígeno en catalizadores no preciosos pirolizados.
• Para identificar un descriptor de actividad para electrocatalizadores de reacción de reducción de oxígeno (ORR).
• Para establecer una relación entre las propiedades del catalizador y el rendimiento de ORR.

Principales métodos:

• Investigación mecanicista de la reducción de oxígeno en catalizadores no preciosos pirolizados.
• Aplicación de la ciencia de las superficies y los principios de la química de coordinación.
• Correlación de la actividad catalítica con las propiedades de soporte de carbono utilizando espectroscopia de fotoemisión C 1s.

Principales resultados:

• Se identificó un descriptor de actividad basado en la basicidad de Lewis del soporte de carbono grafítico.
• Se encontró una relación lineal entre el número de rotación de ORR y el soporte de carbono basico de Lewis.
• El ajuste de la capacidad de donación / retirada de electrones del plano basal de carbono afecta el potencial redox de iones metálicos y la fuerza de unión intermedia.

Conclusiones:

• La basicidad de Lewis del soporte de carbono es un descriptor crítico para la actividad ORR en catalizadores no preciosos.
• La optimización de las propiedades electrónicas del soporte de carbono mejora el rendimiento del electrocatalizador.
• Este trabajo proporciona una comprensión fundamental para el diseño de electrocatalizadores no preciosos superiores para dispositivos de conversión de energía.