Investigación de las transformaciones superficiales de los electrocatalizadores de níquel de lantano durante la...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La comprensión de la dinámica de la superficie del óxido metálico en condiciones de reacción es crucial para la catálisis.
• Identificar los sitios activos y las relaciones estructura-actividad en los electrocatalizadores sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la reconstrucción espontánea de la superficie del óxido de níquel lantano de Ruddlesden-Popper (La₂NiO_4+δ) durante las condiciones electrocatalíticas.
• Elucidar la estructura de la capa superficial reconstruida y su impacto en la actividad de la reacción de evolución del oxígeno (OER).

Principales métodos:

• Microscopía electrónica de transmisión de barrido de alta resolución (HR-STEM)
• Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X sensible a la superficie (XPS) y espectroscopia de absorción suave de rayos X (sXAS)
• Técnicas electroquímicas para la medición de la actividad OER

Principales resultados:

• Una reconstrucción superficial autoterminada de La₂ NiO_4+δ formó una capa de hidróxido amorfo (de aproximadamente 2 nm de espesor).
• La capa reconstruida presentaba abundantes sitios de níquel poco coordinados y no condujo a una mayor amorfización.
• La actividad de la reacción de evolución del oxígeno (OER) aumentó en un factor de 45 en comparación con el óxido puro.

Conclusiones:

• La estructura cristalina del óxido padre dicta el comportamiento de reconstrucción de la superficie.
• La dinámica de la superficie en condiciones de reacción es crítica para optimizar el rendimiento del electrocatalizador.
• La formación de hidróxido amorfo en La₂NiO_4+δ mejora significativamente la actividad OER.