Identificación de las estructuras de capa activa para la evolución del oxígeno ácido de 9R-BaIrO₃ Electrocatalyst con...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Las perovskitas basadas en iridio son prometedoras para la catálisis de la reacción de evolución del oxígeno (OER) en medios ácidos.
• Sin embargo, la baja actividad de la masa de iridio y las estructuras no identificadas de la capa activa limitan su aplicación.
• El desarrollo de electrocatalizadores eficientes y estables para los REA ácidos es crucial para las tecnologías de conversión de energía.

Objetivo del estudio:

• Síntesis y caracterización de catalizadores de perovskita basados en iridio de alta actividad para ERO ácidos.
• Esclarecer la relación estructura-actividad y la evolución de los sitios activos durante la catálisis.
• Proporcionar información sobre la ingeniería de electrocatalizadores avanzados para OER.

Principales métodos:

• Síntesis de nanopartículas de 1 nm de IrO2 ancladas en 9R-BaIrO3 (IrO2/9R-BaIrO3) mediante calcinación en solución y tratamiento con ácido.
• Mediciones electroquímicas, incluida la actividad OER y la determinación del exceso de potencial.
• Caracterización avanzada mediante microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM), espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS).

Principales resultados:

• El catalizador IrO2/9R-BaIrO3 logró una alta actividad de masa de iridio de 168 A gIr-1, 16 veces mayor que la de IrO2.
• Se requería un bajo sobrepotencial de 230 mV para alcanzar una densidad de corriente geo catalítica de 10 mA cm-2.
• La caracterización in situ reveló la evolución de los sitios activos a especies amorfas de Ir5+Ox, derivadas de los trimadores de octaedros de IrO6, mejorando la conductividad metálica.

Conclusiones:

• El catalizador de ingeniería IrO2/9R-BaIrO3 exhibe un rendimiento superior para el OER ácido debido al alto contenido de especies amorfas de Ir5+Ox y una conductividad mejorada.
• El estudio proporciona información crítica sobre la evolución dinámica de los sitios activos en los electrocatalizadores de perovskita.
• Este trabajo demuestra una estrategia prometedora para el diseño de nanocatalizadores altamente activos para aplicaciones OER exigentes.