Operando Caracterización de la desactivación de la ftalacianina de hierro durante la reacción de reducción de oxígeno...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Espectroscopia
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El hierro (II) ftalacianina (FePc) es un catalizador modelo para la reacción de reducción de oxígeno (ORR).
• La comprensión de los mecanismos de degradación del catalizador es crucial para mejorar la eficiencia electrocatalítica.
• Se necesitan técnicas de caracterización operando para estudiar los catalizadores en condiciones de reacción.

Objetivo del estudio:

• Investigar los cambios estructurales y de actividad de FePc durante la ORR utilizando EC-TERS.
• Para aclarar la vía de degradación de FePc durante la reacción de reducción de oxígeno.
• Establecer el EC-TERS como herramienta para la caracterización operativa a nivel molecular de los electrocatalizadores.

Principales métodos:

• Se empleó la espectroscopia de Raman mejorada por punta electroquímica (EC-TERS).
• El FePc se utilizó como catalizador modelo para la reacción de reducción de oxígeno (ORR).
• Se recogieron espectros de Raman in situ durante las mediciones electroquímicas.

Principales resultados:

• EC-TERS detectó cambios estructurales reversibles y degradación irreversible de FePc durante la ORR.
• Los cambios reversibles se atribuyeron a la adaptación de la geometría no plana del FePc durante la catálisis.
• La degradación irreversible implicó la desmetalización de FePc, formando ftaalocianina de base libre, y se correlacionó con la pérdida de actividad ORR.

Conclusiones:

• La desmetalización de FePc durante la ORR ocurre a través de la pérdida directa de Fe2+, excluyendo la corrosión por carbono como mecanismo.
• Los sitios que contienen Fe son esenciales para la alta actividad catalítica de FePc en ORR.
• EC-TERS es una poderosa técnica para el análisis operando a nivel molecular de las reacciones electrocatalíticas.