Hidrógeno en fosfuro de cobalto

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• El fosfuro de cobalto (CoP) es un prometedor catalizador abundante en la tierra para la reacción de evolución del hidrógeno (HER).
• Comprender la unión de hidrógeno en las superficies del catalizador es fundamental para optimizar la eficiencia de HER.
• Los datos experimentales sobre la energía de unión del hidrógeno para los fosfuros de metales de transición son escasos.

Objetivo del estudio:

• Medir experimentalmente la estequiometría y la termoquímica del hidrógeno unido al fosfuro de cobalto (CoP).
• Investigar la presencia y la reactividad del hidrógeno tanto en la CoP mesoscala como en la nanopartícula.
• Proporcionar una nueva perspectiva sobre las propiedades catalíticas del CoP basadas en sus características de unión al hidrógeno.

Principales métodos:

• Cuantificación del hidrógeno enlazado mediante hidrogenación alquina y reacciones de transferencia de átomos de H.
• Estimación de las energías libres de unión de hidrógeno mediante estudios de reactividad con diversos reactivos.
• Espectroscopia de absorción de rayos X operando para sondear los cambios estructurales en el COP hidrogenado.

Principales resultados:

• El tratamiento con H2 introdujo sustancialmente hidrógeno reactivo en la CoP (aprox. 0.2 H por unidad de CoP).
• Las energías libres estimadas de enlace para los átomos de H en CoP oscilan entre 51 y 66 kcal mol-1.
• Operando XAS se indicó la expansión de la celosía y ningún cambio significativo en la carga nuclear coefectiva tras la hidrogenación.

Conclusiones:

• Las superficies de CoP albergan una cantidad significativa de hidrógeno reactivo, lo que afecta su rendimiento catalítico y electrocatalítico.
• El enfoque experimental proporciona un método para estudiar la unión de hidrógeno con otros materiales.
• Estos hallazgos ofrecen información fundamental sobre el mecanismo de la CoP en el HER y las reacciones relacionadas.