Camino de reacción de evolución de oxígeno distinto desencadenado por tensión en fase metastable bidimensional IrO₂ a...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La ingeniería de deformación es vital para los catalizadores de alto rendimiento, pero controlar la deformación en materiales bidimensionales (2D) a nanoescala es difícil.
• Los materiales 2D de fase metastable ofrecen propiedades únicas, pero requieren un control preciso de la deformación para una función óptima.

Objetivo del estudio:

• Investigar el dióxido de cerio (CeO2) como material de carga para ajustar la tensión en el plano en el dióxido de iridio metastable en fase 1T (1T-IrO2).
• Explorar el impacto de la tensión inducida por CeO2 en la actividad catalítica y el mecanismo de evolución del oxígeno de 1T-IrO2.

Principales métodos:

• Método de crecimiento in situ para la carga de CeO2 en 1T-IrO2.
• Mediciones electroquímicas (sistema de tres electrodos y dispositivo de membrana de intercambio de protones).
• Espectroscopia de la transformación de Fourier y cálculos de la teoría funcional de la densidad.

Principales resultados:

• La carga de 5% de CeO2 en 1T-IrO2 indujo una tensión de compresión del 8%, logrando un sobrepotencial de 194 mV a 10 mA cm-2.
• El catalizador tenso demostró una excelente estabilidad, reteniendo 900 mA cm-2 a 1,8 V durante 400 horas.
• La cepa inducida por CeO2 facilitó un mecanismo de acoplamiento radical directo *O-*O para la generación de O2, que difiere del mecanismo de evolución de adsorbados convencional.

Conclusiones:

• El CeO2 es un material eficaz para la ingeniería de deformación de 1T-IrO2 metastable 2D.
• La ingeniería de deformación a través de la carga de CeO2 mejora significativamente el rendimiento catalítico y la estabilidad.
• El estudio revela un nuevo mecanismo de acoplamiento radical impulsado por la tensión, que ofrece nuevas ideas sobre las vías catalíticas de la evolución del oxígeno.