Isotopólogos de oxígeno resueltos a partir de la electrocatálisis de oxidación del agua por espectroscopia de...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• La oxidación electrocatalítica del agua es crucial para el almacenamiento de energía solar.
• Comprender los mecanismos de oxidación del agua en los electrocatalizadores sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar con precisión los mecanismos de oxidación del agua en los electrocatalizadores de óxido metálico.
• Para diferenciar los pasos de formación de enlaces O-O utilizando el fraccionamiento de isótopos.

Principales métodos:

• Cuantificación de la composición de isótopos de dioxígeno evolucionados mediante espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones en fase gaseosa (EPR).
• El emparejamiento de los datos de fraccionamiento de isótopos con modelos computacionales y cinéticos.

Principales resultados:

• La técnica EPR de fase gaseosa es lo suficientemente sensible como para distinguir las vías de formación de enlaces O-O.
• Los resultados experimentales coinciden fuertemente con las predicciones teóricas.
• El hidróxido doble en capas de níquel y hierro utiliza un mecanismo de acoplamiento dioxo para la formación de enlaces O-O.

Conclusiones:

• La oxidación del agua en el doble hidróxido con capas de níquel y hierro se produce a través del acoplamiento dioxo, formando un peróxido unido lateralmente.
• Esto contrasta con un mecanismo de ataque de hidróxido que forma un peróxido unido al extremo.
• El estudio valida la EPR en fase gaseosa como una herramienta poderosa para los estudios mecanicistas.