Óxido de iridio hexavalente dispersado atómicamente a partir de la reducción de MnO2 para la catálisis de la...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los óxidos de iridio son cruciales para la reacción de evolución del oxígeno (OER) en medios ácidos.
• El óxido de iridio hexavalente (Ir^VI) muestra una promesa teórica para una mayor actividad y estabilidad de OER.
• La síntesis experimental de óxido de Ir^VI sigue siendo un desafío significativo.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar el óxido atómicamente disperso Ir^VI (Ir^VI-ado).
• Evaluar el rendimiento de Ir^VI-ado como material de ánodo en la electrólisis de agua de la membrana de intercambio de protones (PEM).
• Investigar la estabilidad y durabilidad de Ir^VI-ado en condiciones de funcionamiento.

Principales métodos:

• Síntesis de Ir^VI-ado a través de la sustitución oxidativa del ligando del hexacloroiridato de potasio (IV) por el óxido de manganeso.
• Caracterización mediante técnicas espectroscópicas y microscópicas avanzadas.
• Pruebas electroquímicas en una instalación de electrolizar el agua mediante PEM con análisis de rayos X in situ.

Principales resultados:

• Alcanzó una actividad específica de masa de 1,7 × 10 ^{5 A/g Ir, significativamente más alta que los óxidos de iridio de referencia.}
• Demostró un alto número de rotación de 1.5 × 10⁸.
• Se confirmó la durabilidad de Ir^VI-ado a densidades de corriente de hasta 2,3 A/cm^{2 mediante análisis de rayos X in situ durante el funcionamiento de la PEM.}

Conclusiones:

• El óxido de Ir^VI disperso atómicamente (Ir^VI-ado) ha sido sintetizado y caracterizado con éxito.
• Ir^VI-ado exhibe una actividad y estabilidad excepcionales para la reacción de evolución del oxígeno en la electrólisis del agua PEM.
• Este material es muy prometedor como un ánodo de próxima generación para la división eficiente y duradera del agua.