Catalizadores altamente activos y estables de fosfidos metálicos de transición derivados del ácido fítico para la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• Los fosfuros de metales de transición (TMP) son catalizadores prometedores para la escisión del agua, cruciales para hacer frente a la crisis energética.
• Los métodos de síntesis actuales a menudo carecen de universalidad, y la mejora de la actividad catalítica requiere una mayor investigación.
• La regulación de la estructura electrónica ofrece un enfoque simple pero significativo para el desarrollo de la síntesis universal de TMP.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo método de síntesis universal para los catalizadores de fosfuro de metales de transición (TMP).
• Investigar el efecto de la incorporación de átomos de oxígeno en los TMP en su rendimiento catalítico para la división del agua.
• Demostrar el potencial de estos TMP para aplicaciones prácticas de escisión de agua sin metales nobles.

Principales métodos:

• Fabricación de TMP mediante pirólisis de complejos metálicos entrelazados de ácido fítico (PA).
• Incorporación de átomos de oxígeno en la estructura del TMP.
• Pruebas electrocatalíticas para la reacción de evolución de hidrógeno (HER) y la reacción de evolución de oxígeno (OER) en medios ácidos y alcalinos.
• Integración de las TMP en sustratos flexibles de tela de carbono.

Principales resultados:

• La incorporación de oxígeno mejoró la conductividad eléctrica de TMP y activó los sitios catalíticos mediante el alargamiento de los enlaces M-P.
• Los catalizadores de MoP mostraron un bajo potencial excesivo de HER (118 mV en H2SO4, 93 mV en KOH) a 20 mA·cm−2.
• Los catalizadores de CoP demostraron una eficiencia OER con un exceso de potencial de 280 mV a 10 mA·cm−2.
• Los TMP en la tela de carbono facilitaron la transferencia de electrones para mejorar la actividad catalítica.
• Un electrolizador alcalino logró 40 mA·cm−2 a 1,6 V para la división general del agua.

Conclusiones:

• El nuevo método de pirólisis utilizando ácido fítico proporciona una vía universal para sintetizar TMP incorporados con oxígeno.
• La incorporación de oxígeno es una estrategia clave para mejorar la actividad catalítica de TMP tanto para HER como para OER.
• Los TMP desarrollados muestran un potencial significativo para dispositivos eficientes y prácticos de separación de agua sin metales nobles.