S y O Sitio único coordinado de Mo en tubos jerárquicamente porosos de la copolimización de azufre-enamina para la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Las baterías recargables de Zn-aire de alto rendimiento requieren catalizadores bifuncionales eficientes para la reducción de oxígeno (ORR) y la evolución de oxígeno (OER).
• Los catalizadores de un solo átomo de metales no preciosos (SAC) ofrecen un bajo costo y una alta utilización de átomos, pero las versiones bifuncionales altamente activas siguen siendo escasas.
• El desarrollo de catalizadores avanzados es crucial para mejorar las tecnologías de almacenamiento de energía.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar un nuevo catalizador bifuncional de un solo átomo de molibdeno (SAC) con una coordinación O/S optimizada para mejorar la actividad ORR y OER.
• Investigar el rendimiento catalítico del nuevo Mo SAC en baterías recargables de Zn-aire.
• Para comparar el rendimiento del catalizador con los índices de referencia comerciales.

Principales métodos:

• Se empleó una estrategia de copolimerización de enamina de azufre confinada en el nanospacio para crear SAC de Mo con coordinación O/S (Mo-O2S2-C).
• El catalizador se apoyó en tubos huecos de varias capas, jerárquicamente porosos para mejorar la exposición del sitio activo y la transferencia de masa.
• Se realizaron pruebas electroquímicas para evaluar la actividad ORR y OER, y el catalizador se ensambló en una batería de aire de Zn para la evaluación del rendimiento.

Principales resultados:

• El catalizador Mo-O2S2-C demostró una excelente actividad ORR y un bajo sobrepotencial OER (324 mV a 10 mA cm-2), superando a muchos catalizadores basados en Mo.
• La estructura porosa jerárquica facilitó la transferencia de masa y expuso sitios más activos.
• La batería de aire de Zn resultante logró una alta densidad de potencia (197,3 mW cm-2) y una larga vida útil (50 horas), superando a los catalizadores comerciales de Pt/C+IrO2.

Conclusiones:

• El Mo SAC desarrollado con coordinación O/S representa un avance significativo en los catalizadores de metales no preciosos para aplicaciones energéticas.
• La estrategia de síntesis única y la estructura del catalizador proporcionan una vía prometedora para el diseño de electrocatalizadores altamente eficientes.
• Este trabajo ofrece una alternativa viable a los catalizadores de metales preciosos para las baterías recargables de Zn-aire de próxima generación.