Un catalizador de doble átomo de cobalto y hierro para la reacción de evolución del oxígeno

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los catalizadores de un solo átomo ofrecen una alta eficiencia atómica, pero están limitados en las reacciones que necesitan promoción bimetálica, como la reacción de evolución de oxígeno alcalino (OER).
• La reacción de evolución del oxígeno (OER) es crucial para la conversión de energía, pero requiere catalizadores altamente eficientes y estables.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un catalizador altamente activo y estable para la reacción de evolución del oxígeno (OER) mediante la transformación de catalizadores de un solo átomo en catalizadores de doble átomo.
• Investigar la estructura del sitio activo y el mecanismo catalítico del nuevo catalizador de doble átomo.

Principales métodos:

• Transformación in situ de un precatalizador de un solo átomo de cobalto (Co) en un catalizador de doble átomo de cobalto-hierro (Co-Fe).
• Mediciones electroquímicas, incluida la espectroscopia de absorción de rayos X operando (XAS), la microscopia y la espectroscopia para caracterizar el catalizador y su rendimiento.

Principales resultados:

• El catalizador de doble átomo de Co-Fe transformado in situ demostró una de las frecuencias de rotación más altas para el OER entre los óxidos metálicos.
• Operando XAS y otras técnicas de caracterización se identificó una fracción dimérica de Co-Fe como el sitio activo responsable de la mayor actividad catalítica.

Conclusiones:

• La catálisis de doble átomo es una estrategia prometedora para diseñar catalizadores altamente eficientes y bien definidos para la reacción de evolución del oxígeno (OER).
• El catalizador de doble átomo de Co-Fe desarrollado representa un avance significativo en la catálisis de OER, que ofrece una nueva vía para las tecnologías de conversión de energía.