Identificación de la actividad de oxidación geométrica del agua dependiente del sitio del spinel Co3O4

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El óxido de cobalto de espinel (Co3O4) es un catalizador prometedor para la reacción de evolución del oxígeno (OER) en la electrólisis del agua.
• El Co3O4 contiene iones de cobalto en sitios tetraédricos (Co(2+) ((Td)) y octaédricos (Co(3+) ((Oh), pero sus funciones específicas en el OER no se comprenden completamente.

Objetivo del estudio:

• Investigar la actividad geométrica dependiente del sitio de los iones de cobalto en Co3O4 para la reacción de evolución del oxígeno.
• Para aclarar el papel de los sitios Co2+ (Td) y Co3+ (Oh) en la catalización de la oxidación del agua.

Principales métodos:

• Catalizadores de Co3O4 sintetizados con sustitución selectiva de Co2+ (Td) por Zn2+ y de Co3+ (Oh) por Al3+.
• Se realiza en operando espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) y espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) para analizar el comportamiento del catalizador durante el OER.

Principales resultados:

• La sustitución de Co2+ (Td) tuvo un impacto significativo en la actividad OER, mientras que la sustitución de Co3+ (Oh) tuvo un efecto menor.
• En el análisis operando se reveló que el sitio Co2+) Td es crucial para la formación de oxihidróxido de cobalto (CoOOH).
• Se identificó el oxihidróxido de cobalto (CoOOH) formado en el sitio Co2+ como la especie activa para la oxidación del agua.

Conclusiones:

• Los iones Co2+ situados en los sitios tetraédricos de Co3O4 son esenciales para la catálisis de OER.
• Estos sitios Co2+ Td facilitan la formación del intermediario activo de oxihidróxido de cobalto (CoOOH), que impulsa el proceso de oxidación del agua.