La actividad intrínseca de los catalizadores de la evolución del oxígeno probada en una sola nanopartícula

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La caracterización de la actividad electrocatalítica intrínseca de los nanomateriales es difícil debido a los aditivos y aglutinantes que interfieren.
• Comprender el comportamiento de los nanomateriales en condiciones de reacción es crucial para el desarrollo de catalizadores.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y demostrar un método sin aditivos para evaluar la actividad electrocatalítica intrínseca de los nanomateriales.
• Investigar la estabilidad y el rendimiento de las nanopartículas de óxido de hierro de cobalto durante las reacciones de evolución del oxígeno.

Principales métodos:

• Utilizó nano electroquímica de impacto para la caracterización sin aditivos de nanopartículas catalizadoras individuales.
• Se empleó microscopía electrónica de transmisión de campo brillante de alta resolución y difracción de área seleccionada para analizar la estructura de nanomateriales antes y después de los experimentos.
• Se estudiaron nanopartículas de espinela CoFe2O4 de tamaño de 4 nm en condiciones de reacción de evolución del oxígeno (OER).

Principales resultados:

• La nano electroquímica de impacto permitió altas densidades de corriente debido al transporte de masa eficiente a nivel de nanopartículas.
• Las nanopartículas de CoFe2O4 mantuvieron su tamaño y estructura cristalina incluso después de OER a altas densidades de corriente (kA·m−2).
• Se encontró que la corriente de estado estacionario se correlacionaba con la distribución del tamaño de las partículas y estaba limitada por la difusión de oxígeno.

Conclusiones:

• El método desarrollado de nano electroquímica de impacto proporciona nuevos conocimientos sobre las actividades intrínsecas de los nanocatalizadores.
• Esta técnica es vital para el desarrollo de catalizadores avanzados sin metales preciosos para aplicaciones de energía renovable.
• Se confirmó la estabilidad de las nanopartículas de CoFe2O4 en condiciones adversas de OER.