Óxidos de espinela huecos de forma de collar con vacíos de oxígeno para una eficiente electrólisis del agua

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• El rendimiento del catalizador está dictado por la estructura y la morfología de la superficie.
• El desarrollo de electrocatalizadores eficientes es clave para las tecnologías de conversión de energía.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo método de síntesis para los óxidos metálicos de transición de espinela hueca con múltiples capas.
• Investigar las propiedades electrocatalíticas del NiCo2O4 reducido (R-NCO) para la reacción de evolución del hidrógeno (HER) y la reacción de evolución del oxígeno (OER).

Principales métodos:

• Utilizó una estrategia de "adsorción-calcinación-reducción" con microesferas carbonáceas como plantillas de sacrificio.
• NiCo2O4 (NCO), CoMn2O4 y NiMn2O4 sintetizados con estructuras huecas de múltiples capas en forma de collar.
• Se emplearon cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para dilucidar los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• Logró una estructura hueca única parecida a un collar en óxidos de espinela.
• Se ha demostrado que el NCO reducido (R-NCO) presenta una alta actividad electrocatalítica bifuncional y estabilidad para HER y OER.
• Se obtiene una densidad de corriente de división de agua de 10 mA cm-2 a 1,61 V en un electrolizador alcalino.

Conclusiones:

• La estrategia de "adsorción-calcinación-reducción" es eficaz para crear estructuras huecas complejas.
• Las vacantes de oxígeno introducidas por la reducción mejoran significativamente la actividad catalítica al reducir las barreras energéticas.
• Este enfoque ofrece una estrategia general para sintetizar materiales funcionales avanzados para la catálisis.