Los efectos cooperativos impulsan la catálisis de la oxidación del agua en los electrocatalizadores de cobalto a...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La catálisis de la reacción de evolución del oxígeno (OER) se ve obstaculizada por complejas transiciones redox en los catalizadores.
• La comprensión de las interacciones de adsorbados y su efecto en las energías de unión intermedias es crucial para la cinética de los OER.
• Los métodos existentes luchan por desacoplar estos fenómenos superpuestos.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de la cobertura y las interacciones de los adsorbados en la cinética de los OER.
• Para contrastar el comportamiento de los catalizadores OER de oxihidróxido de cobalto (CoOOH) y hexacianoferrato de hierro de cobalto (CoFe-PB).
• Aclarar el papel de la desestabilización intermedia en la actividad OER y las pendientes de Tafel.

Principales métodos:

• Desarrollo y aplicación de un nuevo sistema de espectroelectroquímica óptica.
• Espectroscopia con resolución de tiempo y espectroscopia de masas electroquímica.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) combinados con isotermas de electroadsorción.

Principales resultados:

• Se identificaron tres transiciones redox distintas tanto en CoOOH como en CoFe-PB, siendo la última OER-activa.
• Se ha demostrado la desestabilización inducida por los adsorbados de los intermedios catalíticos con una cobertura creciente.
• Desestabilización cuantificada más fuerte en CoOOH (0,34 eV / ML) frente a CoFe-PB (0,19 eV / ML), que afecta el inicio de la OER.
• Las interacciones de adsorbato mostradas influyen significativamente en las coberturas de estado, la cinética y las pendientes de Tafel observadas, incluso en casos de interacción más débiles.

Conclusiones:

• La desestabilización de los productos intermedios inducida por los adsorbados es un factor importante en la actividad catalítica de OER para ambos materiales.
• El grado de desestabilización se correlaciona con las propiedades del catalizador e influye en la relación entre la acumulación intermedia y la evolución del O2.
• Las interacciones de adsorbentes juegan un papel crítico en la determinación de las pendientes de Tafel observadas, destacando el comportamiento de adsorción no Nernstian.