Las vacantes de oxígeno alteran las vías de oxidación del metanol en NiOOH

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El mecanismo de la reacción de oxidación del metanol (MOR) en catalizadores basados en Ni es crucial para aplicaciones electrocatalíticas, pero sigue siendo controvertido.
• Comprender los sitios activos y las vías de reacción es esencial para diseñar catalizadores eficientes.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar el mecanismo de MOR en catalizadores monometálicos basados en Ni en medios alcalinos.
• Identificar los sitios activos y determinar los intermediarios y vías clave involucrados en la MOR.

Principales métodos:

• Espectroscopia de absorción de infrarrojos mejorada in situ (SEIRAS) para el seguimiento de los intermedios de reacción.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para calcular perfiles de reacción y evaluar la viabilidad termodinámica.

Principales resultados:

• SEIRAS detectó formato y bicarbonato, con sus distribuciones dependientes del potencial aplicado.
• Los cálculos de DFT apoyaron una vía que involucraba formato como la ruta principal, con una vía paralela al (bi) carbonato en potenciales más altos.
• Se identificaron vacantes de oxígeno como sitios activos, que suprimen la deshidrogenación profunda y favorecen la formación de formato en lugar de CHO o CO.

Conclusiones:

• El MOR en catalizadores basados en Ni en medios alcalinos procede predominantemente a través de vías que involucran formato facilitadas por vacíos de oxígeno.
• Estas vías son termodinámicamente más favorables que las que implican intermedios de CHO o CO.
• La ingeniería de defectos, específicamente utilizando vacantes de oxígeno, es prometedora para mejorar la actividad y la selectividad de MOR.