Control directo y continuo de las deformaciones de los catalizadores con materiales sintonizables de los electrodos...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El control de la actividad del catalizador es crucial para las reacciones electroquímicas como la reacción de reducción de oxígeno (ORR).
• Los métodos existentes para ajustar las propiedades del catalizador, como las superposiciones metálicas, pueden introducir efectos de ligando de confusión.
• Se necesita un método preciso y directo para controlar la tensión en los catalizadores.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo método para controlar directamente la tensión de la celosía en catalizadores de platino (Pt).
• Investigar el impacto de la tensión controlada de la celosía en la actividad catalítica de Pt para la reacción de reducción de oxígeno (ORR).
• Para desacoplar los efectos de la tensión de los efectos de los ligandos en el ajuste del catalizador.

Principales métodos:

• Utilización de materiales de los electrodos de las baterías (óxido de litio cobalto) para inducir cambios de volumen controlados.
• Los electrodos de la batería que cambian electroquímicamente entre los estados de carga y descarga para aplicar tensión.
• El uso de microscopía electrónica de transmisión corregida por aberración para observar la tensión de la celosía en nanopartículas Pt individuales.
• Cuantificación de los cambios en la actividad catalítica de Pt para el ORR bajo tensión aplicada.

Principales resultados:

• Se ha inducido con éxito una compresión y tensión de celosía del ~5% en nanopartículas Pt utilizando un sustrato de óxido de cobalto de litio.
• Se observó un aumento del 90% en la actividad Pt ORR bajo tensión compresiva.
• Se observó una supresión del 40% en la actividad de Pt ORR bajo tensión de tracción.
• Los resultados experimentales se alinean con las predicciones teóricas.

Conclusiones:

• Los materiales de los electrodos de la batería se pueden utilizar para controlar directa y continuamente la tensión de la red en los catalizadores.
• La tensión controlada de la celosía ajusta significativamente la actividad catalítica del platino para la reacción de reducción de oxígeno.
• Este enfoque de ajuste de tensión ofrece una forma de optimizar el rendimiento del catalizador sin introducir efectos no deseados de ligando.