Cinética dependiente del donante de la transferencia interfacial de electrones acoplados a protones

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de la superficie
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La transferencia interfacial concertada de protones y electrones (CPET) es crucial para la conversión de energía electrocatalítica.
• La comprensión de los factores que influyen en la cinética de CPET es esencial para el diseño de catalizadores eficientes.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de la estructura del donante de protones en la cinética interfacial del CPET.
• Para utilizar la reacción de evolución de hidrógeno (HER) como un sustituto para las tasas de CPET interfacial en el oro policristalino.

Principales métodos:

• Se estudiaron las tasas de evolución del hidrógeno utilizando donantes de triquilamonio con perfiles estéricos variables pero pKa idéntico.
• Se han realizado estudios cinéticos en acetonitrilo y electrolitos acuosos.
• Los coeficientes de transferencia analizados y los efectos cinéticos del isótopo H/D.

Principales resultados:

• El trietilamonio (TEAH+) mostró una cinética CPET hasta 20 veces más rápida que el diisopropiletilamonio (DIPEAH+) en acetonitrilo.
• Los efectos estéricos disminuyeron en electrolitos acuosos, lo que indica el papel mediador del agua.
• TEAH+ exhibió un coeficiente de transferencia más alto (β=0,7) y efectos cinéticos dependientes del potencial en comparación con DIPEAH+ (β=0,4).

Conclusiones:

• La estructura del donante de protones influye profundamente en el paisaje de energía libre para el CPET en superficies sólidas.
• El donante de protones juega un papel crítico en la cinética de la conversión de energía electrocatalítica.
• Los efectos de los disolventes, en particular el agua, pueden mitigar las restricciones estéricas en el CPET interfacial.