Variaciones de transferencia de electrones a nanoescala en las interfaces electrocatalisador-electrolito resueltas...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La comprensión de las variaciones espaciales en las propiedades del material en la interfaz sólido-electrolito es crucial para el diseño de electrocatalizadores eficientes.
• Los métodos actuales a menudo carecen de la resolución a nanoescala para sondear las características eléctricas, químicas y morfológicas simultáneas in situ.

Objetivo del estudio:

• Introducir y demostrar un enfoque de microscopía de fuerza atómica correlativa (AFM) para la detección simultánea de propiedades interfaciales a nanoescala.
• Investigar las relaciones estructura-propiedad de un sistema bimetálico de cobre-oro durante la electroreducción de CO2 en condiciones variables.

Principales métodos:

• Se empleó microscopía de fuerza atómica correlativa (AFM) para medir simultáneamente la conductividad eléctrica, las propiedades químico-friccionales y la morfología.
• Se realizaron mediciones in situ en aire, agua y electrolito de bicarbonato para analizar un sistema bimetálico de cobre y oro.
• Las curvas de corriente-voltaje y las imágenes de fricción se utilizaron para evaluar el comportamiento interfacial a nanoescala.

Principales resultados:

• Se identificaron islas de óxido de cobre (CuO) resistentes, que se correlacionan con los contrastes actuales locales.
• La imagen de fricción reveló cambios en el orden molecular de la capa de hidratación al hacer la transición del agua al electrolito.
• El mapeo de corriente a nanoescala en el oro mostró límites de grano resistentes y regiones de capa adicional electrocatalíticamente inactivas, con corrientes reducidas vinculadas a un aumento de la fricción.

Conclusiones:

• El estudio demuestra la capacidad de la AFM correlativa para proporcionar información a nanoescala in situ sobre las propiedades interfaciales del electrocatalizador.
• La composición del electrolito y las especies adsorbidas influyen significativamente en la transferencia de carga interfacial y el ordenamiento molecular.
• Estos hallazgos apoyan el desarrollo de relaciones estructura-propiedad in situ para la investigación de la catálisis y la conversión de energía.