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Oxidation Numbers03:14

Oxidation Numbers

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In redox reactions, the transfer of electrons occurs between reacting species. Electron transfer is described by a hypothetical number called the oxidation number (or oxidation state). It represents the effective charge of an atom or element, which is assigned using a set of rules.
42.9K
Metal-Ligand Bonds02:51

Metal-Ligand Bonds

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The hemoglobin in the blood, the chlorophyll in green plants, vitamin B-12, and the catalyst used in the manufacture of polyethylene all contain coordination compounds. Ions of the metals, especially the transition metals, are likely to form complexes.
In these complexes, transition metals form coordinate covalent bonds, a kind of Lewis acid-base interaction in which both of the electrons in the bond are contributed by a donor (Lewis base) to an electron acceptor (Lewis acid). The Lewis acid in...
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Alkali Metals03:06

Alkali Metals

24.9K
Group 1 elements are soft and shiny metallic solids. They are malleable, ductile, and good conductors of heat and electricity. The melting points of the alkali metals are unusually low for metals and decrease going down the group, while the density increases going down the group with the exception of potassium (Table 1).
Table 1: Properties of the alkali metals
24.9K
Metallic Solids02:37

Metallic Solids

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Metallic solids such as crystals of copper, aluminum, and iron are formed by metal atoms. The structure of metallic crystals is often described as a uniform distribution of atomic nuclei within a “sea” of delocalized electrons. The atoms within such a metallic solid are held together by a unique force known as metallic bonding that gives rise to many useful and varied bulk properties.
All metallic solids exhibit high thermal and electrical conductivity, metallic luster, and malleability....
20.8K
Properties of Transition Metals02:58

Properties of Transition Metals

30.0K
Transition metals are defined as those elements that have partially filled d orbitals. As shown in Figure 1, the d-block elements in groups 3–12 are transition elements. The f-block elements, also called inner transition metals (the lanthanides and actinides), also meet this criterion because the d orbital is partially occupied before the f orbitals.
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Oxidation-Reduction Reactions03:11

Oxidation-Reduction Reactions

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Oxidation–Reduction Reactions
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Electrocatálisis de oxígeno eficiente mediante óxidos metálicos mixtos nanoestructurados

Xiang-Kui Gu1, Juliana S A Carneiro1, Samji Samira1

  • 1Department of Chemical Engineering and Materials Science , Wayne State University , Detroit , Michigan 48202 , United States.

Journal of the American Chemical Society
|May 31, 2018
PubMed
Resumen

Los investigadores desarrollaron principios de diseño para una electrocatálisis eficiente de oxígeno utilizando óxidos metálicos mixtos. El óxido de níquel de lantano dopado con cobalto muestra una alta actividad y estabilidad para las reacciones de reducción de oxígeno en las pilas de combustible.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencias de los materiales
  • La electroquímica
  • Conversión y almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

  • La electrocatálisis de oxígeno es crucial para los sistemas de energía, pero los catalizadores óptimos siguen siendo escurridizos.
  • Los óxidos de metales mezclados no estoiquiométricos ofrecen superficies ajustables y una rápida conductividad de oxígeno.
  • Los óxidos de Ruddlesden-Popper (R-P) en capas son prometedores para la electrocatálisis de oxígeno.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar principios de diseño para la ingeniería de electrocatálisis de oxígeno en óxidos de R-P.
  • Identificar electrocatalizadores eficientes para la reacción de reducción de oxígeno (ORR).
  • Mejorar el rendimiento de las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) utilizando nuevos catalizadores.

Principales métodos:

  • Combinación de estudios teóricos (teoría funcional de la densidad - DFT) y experimentales.
  • Descriptor derivado de DFT utilizado: energía de unión de O2 en la vacante de oxígeno superficial.
  • Se ha empleado una síntesis controlada para óxidos de R-P nanoestructurados y se ha validado mediante estudios termoquímicos/electroquímicos.

Principales resultados:

  • El descriptor DFT identificó efectivamente las estructuras de óxido R-P eficientes para la ORR.
  • El óxido de nicelato de lantano co-dopado nanoestructurado demostró una alta actividad ORR.
  • La incorporación en cátodos SOFC mejoró significativamente el rendimiento a temperaturas intermedias (550 °C) con estabilidad a largo plazo.

Conclusiones:

  • Principios de diseño desarrollados para la ingeniería eficaz de óxidos conductores iónicos mixtos para la electrocatálisis de oxígeno.
  • El óxido de nicelato de lantano co-dopado nanoestructurado es un catalizador muy prometedor para la electrocatálisis de oxígeno.
  • Los hallazgos avanzan en el diseño de electrocatalizadores eficientes para aplicaciones energéticas.