Catalizador molecular de ingeniería para la reacción de reducción de oxígeno

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los catalizadores de metal-nitrógeno-carbono (M-N-C) dispersos atómicamente con sitios diatómicos (DAS) mejoran la actividad y la estabilidad.
• Los métodos convencionales de pirólisis para la síntesis de DAS carecen de control y identificación precisa.
• Existen desafíos para distinguir los DAS verdaderos de las configuraciones falsas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia fiable y libre de pirólisis para la construcción de sitios diatómicos (DAS).
• Sintetizar y caracterizar las "heteroestructuras moleculares" de FeCo (FeCo-MHs) como un nuevo catalizador de DAS.
• Para aclarar la relación estructura-actividad de los FeCo-MH para las reacciones de reducción de oxígeno.

Principales métodos:

• Se empleó una estrategia de adsorción específica en dos pasos, evitando la pirólisis a alta temperatura.
• Se utilizó microscopía electrónica de transmisión por rotación in situ para la identificación precisa de cada uno de los FeCo-MH.
• Se evaluó el rendimiento electroquímico para las reacciones de reducción de oxígeno (ORR).

Principales resultados:

• Con éxito sintetizado FeCo-MHs con sitios diatómicos controlados.
• Se confirmó la estructura de FeCo-MHs utilizando TEM de rotación in situ, descartando los falsos positivos.
• Los FeCo-MH exhibieron momentos magnéticos modulados y una mayor proporción de fracciones Fe (II) -N4 de bajo espín.
• Se ha logrado una actividad ORR excepcional con un potencial de media onda (E1/2) de 0,95 V.

Conclusiones:

• La estrategia de adsorción específica sin pirólisis es eficaz para crear catalizadores DAS bien definidos.
• Los FeCo-MH representan una clase prometedora de catalizadores para reacciones eficientes de reducción de oxígeno.
• El catalizador desarrollado muestra potencial para cátodos de alto rendimiento en pilas de combustible y baterías de zinc-aire.