Visualización espacial y químicamente resuelta de la incorporación de Fe en el octaedro de NiO durante la reacción de...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los óxidos de níquel (hidróxido) son electrocatalizadores clave para la reacción de evolución del oxígeno (OER).
• La incorporación de hierro mejora significativamente la actividad OER, pero el papel preciso de las especies de Fe y la evolución de la superficie del catalizador sigue sin estar claro.

Objetivo del estudio:

• Elucidar la reestructuración superficial y la formación de especies activas de los electrocatalizadores de NiO tras la incorporación de Fe en condiciones OER.
• Comprender los mecanismos de activación y desactivación del catalizador durante la división electroquímica del agua.

Principales métodos:

• Célula electroquímica in situ combinada con microscopía electrónica de transmisión (TEM).
• Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS), operando espectroscopia de Raman, operando espectroscopia de absorción de rayos X (XAS).
• Espectrometría de masa de plasma acoplada inductivamente con resolución temporal (TR-ICP-MS) para las mediciones de la absorción de Fe.

Principales resultados:

• Los electrocatalizadores de NiO se reestructuran bajo el potencial aplicado para formar hidróxido doble (óxido) en capas de NiFe activo (NiFe-LDH) en presencia de Fe3+.
• La OER continua conduce a la formación de agregados de FeO, lo que se correlaciona con una disminución de la actividad de OER.
• La desactivación del catalizador está relacionada con la degradación de las especies de NiFe-LDH formadas in situ.

Conclusiones:

• El estudio revela la evolución dinámica de los electrocatalizadores de NiFe, desde la formación activa de NiFe-LDH hasta la desactivación a través de la formación de agregados de FeO y la degradación de LDH.
• La comprensión de estas transformaciones es crucial para el diseño de electrocatalizadores estables y eficientes para la división del agua.