Conocimientos mecánicos sobre la interfaz electrodo-electrolito modulada por surfactante para la dirección H₂ O₂...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las reacciones electrocatalíticas se basan en la transferencia de electrones acoplados a protones en la interfaz electrodo-electrolito.
• La transferencia de protones interfacial generalmente está mediada por una red de enlaces de hidrógeno dominada por agua.
• La modulación de esta red de enlaces de hidrógeno ofrece una nueva estrategia para controlar las vías electrocatalíticas.

Objetivo del estudio:

• Investigar el uso de tensioactivos catiónicos de sales de amonio cuaternarias como aditivos de electrolitos.
• Mejorar la selectividad de la reacción de reducción de oxígeno (ORR) hacia la producción de peróxido de hidrógeno (H2O2).
• Comprender el papel de la red interfacial de enlaces de hidrógeno en este proceso.

Principales métodos:

• Espectroscopia vibratoria in situ para sondear las especies y las interacciones interfaciales.
• Cálculos de dinámica molecular para simular el comportamiento interfacial y la dinámica de la red de enlaces de hidrógeno.
• Mediciones electroquímicas para evaluar la selectividad y la cinética de la ORR.

Principales resultados:

• Los tensioactivos cuaternarios de sales de amonio se adsorben irreversiblemente en la superficie del electrodo bajo el sesgo aplicado.
• La adsorción del surfactante debilita la red de enlaces de hidrógeno interfacial.
• Este debilitamiento disminuye la cinética de transferencia de protones interfacial, particularmente a altos potenciales.
• La vía ORR de 4 electrones se suprime, favoreciendo la vía de 2 electrones a H2O2.

Conclusiones:

• La modulación de la red de enlaces de hidrógeno interfacial mediante el uso de aditivos tensioactivos es una estrategia eficaz para mejorar la selectividad de H2O2 en ORR.
• La adsorción superficial de surfactantes puede ajustar la cinética de transferencia de protones interfacial.
• Este enfoque ofrece una nueva vía para controlar las reacciones electroquímicas involucradas en el agua.