Autoensamblaje de nanohojas basadas en IR con espacio intermedio ordenado para la oxidación electrocatalítica...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los electrocatalizadores basados en iridio (Ir) son cruciales para las reacciones de evolución del oxígeno ácido (OER).
• La mejora de la actividad del catalizador basado en Ir se ve obstaculizada por los desafíos de identificar especies activas y optimizar la arquitectura del material.
• El desarrollo de electrocatalizadores eficientes es vital para las tecnologías de conversión de energía como la división del agua.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar nanohojas ultrafinas de Ir-IrO/C con espacio ordenado entre capas para mejorar el rendimiento de la OER ácida.
• Investigar el papel del autoensamblaje nanoconfinado en la creación de arquitecturas avanzadas de electrocatalisadores.
• Identificar las especies activas clave y comprender su contribución a la mejora de la actividad de REA.

Principales métodos:

• Estrategia de autoensamblaje nanoconfinado utilizando micelas de copolímero en bloque para formar estructuras lamelares.
• Síntesis de nanohojas ultrafinas de Ir-IrO/C con distancias entre capas controladas (∼20 nm) y distribución de nanopartículas (∼2 nm).
• Caracterización electroquímica del rendimiento OER en medios ácidos, incluidas las mediciones de sobrepotencial.

Principales resultados:

• Las nanohojas sintetizadas Ir-IrO/C exhibieron una excelente actividad OER con un bajo sobrepotencial (η) de 198 mV a 10 mA cm−2.
• El catalizador demostró características de estados de valencia mixta, especies electrofílicas ricas en oxígeno (O-II) y arquitecturas mesoporosas favorables.
• Los estudios experimentales y computacionales confirmaron que la valencia mixta y las fracciones O^{(II-δ) -} con un enlace Ir-O^{(II-δ) -} acortado (1.91 Å) son las especies activas que mejoran el OER.

Conclusiones:

• La estrategia de autoensamblaje nanoconfinado produce efectivamente electrocatalizadores mesoporosos ordenados en 2D Ir-IrO/C con una actividad OER mejorada.
• Las especies activas identificadas (valencia mixta y O^{(II-δ) -}) y la nanoestructura favorable son clave para equilibrar la adsorción intermedia para una oxidación eficiente del agua.
• Este enfoque proporciona una vía para diseñar electrocatalizadores mesoporosos 2D de alto rendimiento para la oxidación del agua y otras aplicaciones electroquímicas.