Microscopia operativa correlativa de los electrocatalizadores de la evolución del oxígeno

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los hidróxidos de metales de transición son electrocatalizadores prometedores para la reacción de evolución del oxígeno.
• Las propiedades del material evolucionan dinámicamente con el voltaje aplicado a través de reacciones redox de inserción de iones.
• El estado catalítico lejos del equilibrio complica la observación directa.

Objetivo del estudio:

• Establecer un vínculo entre la actividad de la evolución del oxígeno y la estructura local a nanoescala de las partículas plaquetarias monocristalinas β-Co(OH) 2.
• Comprender las transformaciones dinámicas que ocurren durante la electrocatálisis.

Principales métodos:

• Operando las técnicas de exploración con sonda y microscopía de rayos X.
• Microscopía correlativa para vincular la estructura química, física y electrónica a nanoescala.
• Análisis de las partículas plaquetarias monocristalinas β-Co(OH) 2.

Principales resultados:

• Las partículas se hinchan para formar una estructura similar a α-CoO2H1.5·0.5H2O (Co +2.5) a tensiones precatalizadoras.
• El agua entre capas y los protones se desintercala para formar β-CoOOH (Co + 3) contraído durante la evolución del oxígeno.
• La corriente electroquímica se restringe a las facetas del borde, correlacionándose con la concentración local de Co + 3 y el comportamiento de Tafel.

Conclusiones:

• Demuestra el vínculo entre la inserción de iones a granel y la actividad catalítica superficial en electrocatalizadores.
• Las transformaciones de bulto heterogéneas están acopladas a la actividad de superficie localizada.
• La microscopia operando revela cambios dinámicos a nanoescala cruciales para la función catalítica.