Identificación instrumental directa de las zonas de superficie catalíticamente activas

Área de la Ciencia:

• Ciencias de la superficie
• Catálisis
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los catalizadores heterogéneos son cruciales en el 80% de los procesos químicos y energéticos.
• La actividad del catalizador depende de sitios específicos de la superficie con una unión intermedia óptima.
• La microscopía de túnel de barrido (STM) ha avanzado en la comprensión atómica, pero no se utiliza típicamente para la identificación del sitio activo in situ.

Objetivo del estudio:

• Demostrar que los STM estándar pueden mapear la actividad catalítica con una alta resolución espacial.
• Identificar los sitios de superficie catalíticamente activos bajo condiciones de reacción.
• Ayudar al diseño racional de catalizadores heterogéneos y electrocatalizadores.

Principales métodos:

• Utilizando microscopios de túnel de barrido (STM) comunes.
• Seguimiento de los cambios relativos en el ruido de la corriente de túnel.
• Distinguir los sitios activos en función de su capacidad catalítica para reacciones específicas.

Principales resultados:

• Mapeo demostrado de alta resolución de la actividad catalítica mediante STM.
• Se han distinguido con éxito los sitios activos para las reacciones de evolución de hidrógeno y reducción de oxígeno mediante el análisis del ruido de la corriente de túnel.
• Permitió la evaluación cuantitativa de la contribución de los diferentes defectos y sitios de frontera entre materiales a la actividad global del catalizador.

Conclusiones:

• Los STM estándar pueden mapear efectivamente la actividad catalítica e identificar los sitios activos en tiempo real.
• El método proporciona una herramienta poderosa para evaluar el papel de los defectos superficiales y las interfaces en la catálisis.
• Se espera que este enfoque ayude significativamente en el diseño racional de catalizadores heterogéneos y electrocatalizadores mejorados.