El electrocatalizador promovido por el lantano para la reacción de evolución del oxígeno: catalizador único o...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La evaluación convencional del catalizador de la reacción de evolución del oxígeno (OER) se basa en la densidad de corriente a un sobrepotencial establecido.
• Esta métrica no es confiable para los catalizadores OER debido a la deconstrucción y la amorfización de la celosía, que aumentan los sitios activos en condiciones de trabajo.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de la incorporación de lantano (La3+) en el óxido de cobalto (Co3O4) en el rendimiento del OER.
• Elucidar los cambios estructurales y químicos en el Co3O4 modificado con La durante la catálisis del OER.

Principales métodos:

• Difracción de rayos X en polvo (PXRD), espectroscopia de Raman y estructura fina de absorción de rayos X extendida (EXAFS) para analizar la estructura del material.
• Espectroscopias operando y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM) para estudiar el comportamiento del catalizador en condiciones OER.
• Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) para determinar los estados químicos de la superficie después de la catálisis.

Principales resultados:

• La incorporación en Co3O4 conduce a una disminución del tamaño de los dominios, a una reducción del orden de largo alcance y a una mayor amorfización.
• La deconstrucción del enrejado es acelerada por La3+ en condiciones de OER, formando una capa superior amorfa.
• El exceso de potencial OER disminuye con el aumento de la concentración de La3+, alcanzando un máximo del 17% de la incorporación de La.
• El XPS post-OER revela la pérdida de óxido de celosía y la formación de especies hidroxiladas o defectuosas de Co (O) (OH).

Conclusiones:

• La mejora de la actividad de OER en el Co3O4 La-doped se atribuye a la deconstrucción de la celosía y la formación de sitios de borde más activos de Co (O) (OH).
• El rendimiento mejorado proviene de un mayor número de sitios activos, no de propiedades catalíticas intrínsecas mejoradas.
• Este mecanismo probablemente se aplica a otros dopantes de iones metálicos en los catalizadores de óxido.