Síntesis dirigida de catalizadores diatómicos mediante grabado selectivo y adsorción secuencial de átomos metálicos

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los catalizadores diatómicos ofrecen estructuras sintonizables y efectos sinérgicos para varias reacciones.
• La construcción precisa de catalizadores diatómicos con configuraciones específicas y diversas combinaciones de metales sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva estrategia para la síntesis dirigida de sitios diatómicos con configuraciones específicas.
• Investigar el rendimiento de estos nuevos catalizadores diatómicos en las reacciones de reducción de oxígeno.

Principales métodos:

• Se empleó una estrategia de grabado selectivo y adsorción de iones metálicos.
• El peróxido de hidrógeno se utilizó para grabar selectivamente átomos de carbono específicos (α-C) cerca de sitios de átomos individuales (M1-N4).
• Las vacantes resultantes se utilizaron para atrapar un segundo ion metálico (M2), formando sitios diatómicos (M1-M2-N4).

Principales resultados:

• La estrategia propuesta construyó con éxito varios sitios diatómicos, incluidos Fe-Pd, Fe-Pt, Fe-Ru, Fe-Zn, Co-Fe, Co-Ni y Co-Cu.
• Estos catalizadores diatómicos exhibieron estructuras electrónicas optimizadas en comparación con los catalizadores de un solo átomo.
• Los catalizadores representativos Fe-Pd-NC y Co-Fe-NC demostraron una actividad de reacción de reducción de oxígeno superior, con potenciales de media onda de 0,92 V y 0,91 V, respectivamente.

Conclusiones:

• El grabado selectivo de α-C en catalizadores de un solo átomo representa una nueva estrategia de postratamiento para sintetizar sitios diatómicos.
• Este método permite un control preciso de la configuración y composición de los catalizadores diatómicos.
• Los catalizadores diatómicos desarrollados muestran un potencial significativo para aplicaciones en electrocatálisis, en particular para reacciones de reducción de oxígeno.