Las nanobrancas cíclicas de penta gemelas de rodio como catalizadores superiores para la electrooxidación del etanol

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las pilas de combustible de etanol directo requieren electrocatalizadores eficientes para la reacción de oxidación del etanol (EOR).
• Los catalizadores actuales como el platino (Pt) y el paladio (Pd) muestran una mala selectividad y una rápida degradación.
• El logro de una alta selectividad para la escisión de bonos C-C en EOR es crucial para la comercialización.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos electrocatalizadores para la reacción de oxidación mejorada del etanol (EOR).
• Investigar la relación estructura-actividad de las nanoestructuras cíclicas penta-gemelas (CPT) de Rh para la EOR.
• Mejorar la selectividad hacia la oxidación completa del etanol en CO2.

Principales métodos:

• Fácil síntesis de penta-gemelos cíclicos (CPT) autoportantes de las nanobrancas de Rh (NB).
• Caracterización de la morfología de la nanoestructura, exposición de la faceta y tensión de la celosía.
• Prueba de rendimiento electrocatalítico para la EOR en solución alcalina.
• Cálculos de la Teoría Funcional de la Densidad (DFT) para elucidar los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• Los NB Rh de CPT muestran un alto porcentaje de facetas abiertas y cepas de celosía inducidas por CPT.
• Desempeño electrocatalítico excepcional para el EOR en medios alcalinos.
• Se alcanzó una selectividad de 14,5 ± 1,1% para la conversión completa de etanol en CO2 a -0,15 V, superando a los catalizadores existentes.
• Los cálculos de DFT confirmaron el papel dominante de las facetas abiertas de Rh (100) y la tensión de tracción en la mejora de la actividad y la selectividad.

Conclusiones:

• La ingeniería racional de la superficie y las estructuras a granel de los electrocatalizadores es una estrategia viable para mejorar el rendimiento.
• Los NB Rh de CPT demuestran una actividad y una selectividad superiores para la EOR.
• Los hallazgos allanan el camino para el desarrollo de electrocatalizadores de próxima generación para pilas de combustible de etanol directo.