Oxidación directa de 12 electrones de etanol en un electrocatalizador ternario

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El diseño racional del catalizador es crucial para optimizar las reacciones electrocatalíticas.
• La comprensión de las funciones de la estructura atómica y del metal en los pasos elementales ayuda al desarrollo del catalizador.
• La reacción de oxidación del etanol (EOR) es un proceso clave en las pilas de combustible alcalinas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo catalizador de núcleo ternario Au@PtIr para mejorar la EOR.
• Elucidar las relaciones estructura-actividad que rigen el mecanismo catalítico.
• Investigar las vías que promueven la oxidación completa del etanol y minimizan los productos intermedios de envenenamiento.

Principales métodos:

• Síntesis de un catalizador ternario con núcleo de Au@PtIr.
• Evaluación del rendimiento electrocatalítico de la EOR en soluciones alcalinas.
• Análisis in situ de los catalizadores mediante espectroscopia de absorción por reflexión infrarroja (IRRAS).
• Comparación con los subconjuntos bimetálicos (Au@Pt, aleación PtIr) y los catalizadores de aleación.

Principales resultados:

• El catalizador Au@PtIr exhibe un aumento de actividad de 6 órdenes de magnitud con respecto a la aleación AuPtIr.
• Los pasos monoatómicos y la tensión de tracción inducida por Au en PtIr facilitan la división del enlace C-C.
• Ir promueve la deshidrogenación a bajos potenciales, lo que permite la oxidación directa de 12 electrones.
• Se alcanzó un bajo potencial de inicio (0,3 V) y una alta corriente pico (8,3 A mg ^{-1 _{todos los metales}).}

Conclusiones:

• Los efectos sinérgicos del núcleo Au y la cubierta PtIr son clave para mejorar el rendimiento de la EOR.
• La división del enlace C-C en la etapa inicial activa una vía de oxidación completa directa, evitando el envenenamiento por CO.
• El catalizador de núcleo Au@PtIr representa un avance significativo para la electrooxidación eficiente del etanol.