Una nueva clase de electrocatalizadores moleculares para la evolución del hidrógeno: actividad catalítica de M₃N@C₂ (2n = 68, 78, y 80) Fullerenos

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los fullerenos endohedrales son nanomateriales 0D con propiedades electrocatalíticas previstas para las reacciones de evolución del hidrógeno (HER).
• Falta la validación experimental de su funcionamiento en entornos electroquímicos realistas.

Objetivo del estudio:

• Evaluar experimentalmente el comportamiento electrocatalítico HER de siete fullerenos M3N@2n.
• Identificar la estructura de fullereno más eficaz para la producción de hidrógeno.
• Elucidar las características estructurales responsables de la actividad catalítica superior.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de los fullerenos M3N@2n (2n = 68, 78, 80).
• Mediciones electroquímicas que incluyen el potencial de inicio, la actividad de la masa y los ensayos de estabilidad.
• Cálculos de la Teoría Funcional de Densidad (DFT) para comprender los mecanismos catalíticos.

Principales resultados:

• El no-IPR Sc3N@D3(6140)-C68 exhibió el mejor rendimiento HER.
• Se obtiene un potencial de inicio de -38 mV frente a RHE y una actividad de masa de 1,75 A·mg-1 a -0,4 V frente a RHE.
• Demostró una excelente estabilidad electroquímica, reteniendo el 96% de la corriente después de 24 horas.

Conclusiones:

• Sc3N@D3(6140)-C68 es un electrocatalisador muy prometedor para el HER.
• Los anillos pentagonales fundidos en fullerenos representan un motivo catalítico novedoso y eficaz para la generación de hidrógeno.