Modulación del sitio activo en un marco orgánico metálico basado en porfirina a través de la coordinación axial de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La generación de combustible solar artificial requiere inmovilizar numerosos sitios catalíticos en los electrodos.
• Las estructuras metal-orgánicas (MOF) ofrecen altas concentraciones de catalizadores electroquímicamente activos para la conversión de energía.
• Las investigaciones anteriores de electrocatálisis MOF no han explorado la adaptación a nivel molecular de los sitios activos anclados.

Objetivo del estudio:

• Investigar el ajuste a nivel molecular de los electrocatalizadores anclados en MOF utilizando la modificación del ligando.
• Mejorar el rendimiento electrocatalítico de las Fe-porfirinas instaladas en MOF para reacciones de conversión de energía.

Principales métodos:

• MOFs sintetizados con sitios activos de Fe-porfirina.
• Se introdujeron ligandos donantes de electrones a través de la coordinación axial a las Fe-porfirinas.
• Se realizaron caracterizaciones electroquímicas para evaluar la conductividad redox y las tasas de reacción de reducción de oxígeno (ORR).

Principales resultados:

• La coordinación axial de los ligandos a las Fe-porfirinas alteró significativamente las propiedades electrónicas.
• Se observaron tasas mejoradas de conductividad de MOF basadas en redox y electrocatálisis ORR.
• Los estudios electroquímicos indicaron que el salto redox no es el único factor que limita la velocidad en las reacciones de transferencia de electrones acoplados a protones dentro de los MOF.

Conclusiones:

• La adaptación a nivel molecular de los sitios activos de MOF a través de la coordinación de ligandos es una estrategia viable para mejorar el rendimiento electrocatalítico.
• Las futuras mejoras en los MOF electrocatalíticos deben considerar factores más allá del salto redox, incluidos los pasos químicos asociados al protón y la cinética del transporte de masas.
• La optimización de los electrocatalizadores basados en MOF requiere un enfoque holístico que aborde las propiedades electrónicas, la cinética química y el transporte de masas.