Mejorar la electrocatálisis de la perovskita mediante el ajuste de tensión de la deficiencia de oxígeno

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Almacenamiento y generación de energía

Sus antecedentes:

• Las vacantes de oxígeno en los óxidos de metales de transición son cruciales para la catálisis en aplicaciones energéticas.
• Lograr estas vacantes a temperaturas de funcionamiento más bajas para dispositivos como baterías y pilas de combustible sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Investigar el uso de la tensión epitaxial en películas delgadas de cobalto de estroncio (SrCoOx) para controlar el contenido de oxígeno y las vacantes.
• Mejorar la actividad catalítica de SrCoOx para la reacción de evolución del oxígeno a temperaturas más bajas.

Principales métodos:

• Fabricación de películas finas de cobalto de estroncio (SrCoOx) a base de perovskita.
• Aplicación de la tensión epitaxial para manipular la estequiometría del oxígeno en condiciones relevantes para la reacción de evolución del oxígeno.
• Medición de la mejora de la actividad catalítica debido a las vacantes de oxígeno inducidas.

Principales resultados:

• La deformación por tracción indujo estados de deficiencia de oxígeno en las películas SrCoOx, incluso en entornos oxidantes.
• La presencia de vacíos de oxígeno controlados por tensión aumentó la actividad catalítica para la reacción de evolución de oxígeno en más de un orden de magnitud.
• La mayor actividad del SrCoOx estirado coincidía con la de los catalizadores de metales preciosos como el IrO2.

Conclusiones:

• La tensión epitaxial ofrece un control preciso de la estequiometría del oxígeno y las vacantes en los óxidos, independientemente de las condiciones ambientales.
• Este enfoque de ingeniería de deformación permite la catálisis a temperaturas más bajas, crucial para los dispositivos de energía prácticos.
• Los hallazgos allanan el camino para desarrollar catalizadores eficientes de metales no preciosos para el almacenamiento y la generación de energía.