Dominar la tensión superficial de los catalizadores de platino para una electrocatálisis eficiente

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El platino (Pt) es un electrocatalizador clave en los sistemas de energía sostenible, con su actividad influenciada por la estructura electrónica y la tensión de la celosía.
• La explotación de la tensión en los catalizadores Pt, en particular mediante el uso de estructuras de núcleo-capa, ha mejorado el rendimiento, pero las correlaciones detalladas de tensión-actividad para reacciones específicas siguen siendo difíciles de establecer.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para controlar con precisión la tensión de la celosía en capas de platino ultrafinas en nanocubos a base de paladio.
• Investigar las correlaciones de actividad de tensión para las reacciones de oxidación de metanol y evolución de hidrógeno en estos catalizadores Pt diseñados.

Principales métodos:

• Depositar cáscaras ultrafinas de Pt en nanocubos basados en el paladio.
• Inducción de la deformación de la celosía sintonizable en la cubierta Pt{100} a través de la fosforización y desfosforización del núcleo Pd, ajustando la deformación del -5,1% al 5,9%.
• Evaluación del rendimiento electrocatalítico de las reacciones de oxidación del metanol y de evolución del hidrógeno en condiciones de tensión variables.

Principales resultados:

• Se logra un control preciso de la deformación de la celosía en las conchas Pt, que oscila entre el -5,1% y el 5,9%.
• Demostró que la tensión ajusta significativamente la actividad electrocatalítica de las conchas de Pt.
• Se observaron relaciones distintas de tensión y actividad: una curva en forma de M para la oxidación del metanol y una curva en forma de volcán para la evolución del hidrógeno.

Conclusiones:

• El enfoque de ingeniería de deformación desarrollado permite ajustar el rendimiento del catalizador Pt para reacciones específicas.
• Este método proporciona una vía para examinar y optimizar la tensión de la celosía para mejorar el rendimiento de Pt y potencialmente otros catalizadores metálicos.
• La comprensión de estas correlaciones de tensión-actividad es crucial para el diseño de electrocatalizadores de próxima generación para la conversión de energía.