Identificación de las principales características estructurales de los catalizadores de separación de agua IrO

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La división electrocatalítica del agua es vital para la producción sostenible de hidrógeno.
• Los óxidos de iridio son catalizadores prometedores para la oxidación del agua debido a su estabilidad y actividad.
• Comprender la relación estructura-actividad de las fases amorfas de óxido de iridio es crucial pero desafiante.

Objetivo del estudio:

• Identificar motivos estructurales clave en el hidróxido de óxido de iridio amorfo relacionados con una alta actividad electrocatalítica de división del agua.
• Para aclarar la relación estructura-actividad en los catalizadores de óxido de iridio amorfo de rayos X.
• Para guiar la síntesis racional de catalizadores de óxido de iridio amorfo altamente activos y estables.

Principales métodos:

• Análisis de la función de distribución de pares atómicos
• Imágenes a escala atómica en el espacio real
• Mediciones electrónicas locales de la estructura

Principales resultados:

• La alta actividad electrocatalítica se correlaciona con una relación específica de octaedros IrO6 que comparten esquinas y bordes.
• La fase activa presenta dominios similares a la hollandita entrelazados por átomos poco coordinados.
• La fase menos activa contiene motivos de rutilo, lo que lleva a una desactivación más rápida.

Conclusiones:

• La disposición local de los octaedros de IrO6 tiene un impacto significativo en el rendimiento de la división del agua.
• El hidróxido de óxido de iridio amorfo con dominios similares a la hollandita exhibe una actividad y estabilidad superiores.
• El diseño racional de los catalizadores amorfos de óxido de iridio se puede lograr mediante el control de los motivos estructurales.