Especies superficiales ricas en electrones activos en la oxidación electrocatalítica del agua

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Ciencias de la superficie

Sus antecedentes:

• Los óxidos/hidróxidos de iridio y rutenio son los principales candidatos para la reacción de evolución del oxígeno (OER) en medios ácidos duros.
• Los bajos sobrepotenciales y la alta resistencia a la corrosión de los óxidos de hierro los hacen adecuados para aplicaciones exigentes.

Objetivo del estudio:

• Elucidar la estructura electrónica de los centros de iridio activos durante la oxidación electrocatalítica del agua.
• Comprender el papel de las especies de superficie frente a las de granel en los catalizadores de alto rendimiento basados en Ir.

Principales métodos:

• Se utilizó una espectroscopia de rayos X avanzada y sensible a la superficie.
• Utilizan una nanofabricación de electrodos diseñada específicamente.
• Se han realizado cálculos *ab initio* de la teoría de la función de densidad (DFT).

Principales resultados:

• Identificó la formación de estados vacíos de Ir 5d en la superficie, vinculados a las especies de Ir V, impulsando la activación del agua.
• Se observó que las especies de superficie μ1-O y μ1-OH, no las de volumen μ3-O, son clave para la oxidación del agua.
• Se descartó una alta cobertura de especies μ1-OO (peroxo) durante el OER.

Conclusiones:

• La reacción de evolución del oxígeno está controlada por la superficie, mediada por especies de oxígeno con deficiencia de electrones unidas a átomos de iridio individuales.
• Los electrodos más delgados mejoran el uso del material al aumentar la relación superficie / volumen, a pesar de la posible precipitación de especies activas.