Estrategia de sustitución de cationes para el desarrollo de óxido de perovskita con oxígeno rico Redistribución de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reacción de reducción de nitrato electrocatalítico (eNITRR) es una ruta prometedora para la síntesis de amoníaco.
• Los métodos eNITRR actuales se enfrentan a desafíos de baja selectividad debido a procesos complejos de múltiples electrones.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar nuevas submicrofibras de perovskita para mejorar el eNITRR.
• Investigar el efecto de la sustitución del catión del sitio B en el rendimiento electrocatalítico.

Principales métodos:

• Síntesis de las microfibras perovskitas ricas en oxígeno LaFe_0.9M_0.1O_3-δ (M = Co, Ni, Cu).
• Pruebas de rendimiento electrocatalítico para la síntesis de amoníaco.
• Simulaciones multifísicas COMSOL y caracterizaciones in situ.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para dilucidar el mecanismo de reacción.

Principales resultados:

• LaFe_0.9Cu_0.1O_3-δ exhibió una alta tasa de rendimiento de amoníaco (349 ± 15 μg h^{-1 mg-1_cat) y eficiencia Faradaic (48 ± 2%).}
• La sustitución de cobre condujo a un aumento de las vacantes de oxígeno y a un potencial superficial más positivo, mejorando la adsorción de nitrato y suprimiendo la evolución del hidrógeno.
• Los cálculos de DFT identificaron el primer paso de acoplamiento protón-electrón como el paso que determina la velocidad con una barrera de energía reducida.

Conclusiones:

• La sustitución de cationes en perovskitas es una estrategia eficaz para mejorar el rendimiento de eNITRR.
• El catalizador optimizado LaFe_0.9Cu_0.1O_3-δ ofrece una vía prometedora para la síntesis eficiente de amoníaco electrocatalítico.
• La comprensión del mecanismo de reacción proporciona información para el diseño de futuros electrocatalizadores.