Análisis espectroscópico operando de un electrocatalizador de evolución de hidrógeno de sulfuro de cobalto amorfo por...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica es electroquímica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La catálisis de la catálisis.

Sus antecedentes:

• La electrólisis del agua para la generación de combustible H2 es un método clave de almacenamiento de energía solar.
• Los catalizadores eficientes y asequibles son cruciales para la producción de hidrógeno a gran escala.
• Los catalizadores de reacción de evolución de hidrógeno amorfo (HER) ofrecen escalabilidad pero carecen de una comprensión estructural detallada.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar la estructura y la función de los catalizadores de sulfuro de cobalto amorfo (CoSx) para HER.
• Comprender los mecanismos a nivel atómico que rigen la actividad catalítica de CoSx.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia Raman para analizar la estructura del catalizador.
• La espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) proporcionó información sobre la estructura electrónica y local.
• Los experimentos operando se llevaron a cabo en condiciones catalíticas.

Principales resultados:

• El análisis ex situ mostró que el CoSx depositado consiste en pequeños grupos con cobalto unido al azufre y al oxígeno.
• Operando XAS reveló un estado octaédrico similar a CoS2 bajo las condiciones de HER.
• Los sitios activos cuentan con centros de cobalto con una primera capa rica en azufre expuesta preferentemente al electrolito.

Conclusiones:

• Los catalizadores amorfos de CoSx forman grupos activos similares a CoS2 bajo polarización catódica.
• Estos grupos presentan una alta densidad de sitios de azufre catalíticamente activos para HER.
• Los hallazgos proporcionan un modelo molecular para comprender el rendimiento del catalizador amorfo HER.