Factores extrínsecos e intrínsecos que rigen la oxidación electroquímica del propileno en soluciones acuosas

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La síntesis electroquímica de epóxidos y glicosis ofrece una alternativa sostenible a los peligrosos métodos convencionales.
• Los rendimientos de oxidación del propileno y la selectividad utilizando catalizadores basados en Pd son sensibles a los parámetros electroquímicos y al diseño de la célula.
• La sustitución del PdO por otros metales de transición, como el Pt, mejora la eficiencia, pero los mecanismos subyacentes no se comprenden completamente.

Objetivo del estudio:

• Investigar el mecanismo de oxidación del propileno en catalizadores basados en Pd.
• Aclarar el papel de la sustitución de Pt en los catalizadores de PdO para mejorar la oxidación del propileno.
• Comprender la influencia del pH y la ingeniería de electrodos en el rendimiento del catalizador.

Principales métodos:

• Análisis electroquímico
• Microscopía electrónica de transmisión por exploración (STEM)
• Espectroscopia de absorción de rayos X (XAS)
• Espectroscopia de absorción de infrarrojos mejorada por superficie (SEIRAS)

Principales resultados:

• Las especies adsorbadas en PdO difieren del Pd metálico oxidado, con una oxidación de propileno mediada por un intermediario oxo en PdO.
• La sustitución de Pt en PdO no altera el oxo intermedio identificado.
• El inicio de la oxidación del propileno es independiente del pH, lo que sugiere un paso de determinación de potencial independiente del protón.
• Se logró ≈100% de eficiencia Faradaic para propilenglicol a 1,7 V frente a RHE en medios ácidos utilizando un catalizador PdO sustituido por Pt en un electrodo de difusión de gas.

Conclusiones:

• El mecanismo de oxidación del propileno en PdO implica un intermediario oxo específico.
• La ingeniería de electrodos y el control del transporte de masas y el pH local son cruciales para lograr una alta eficiencia Faradaic.
• La sustitución de Pt mejora el rendimiento del catalizador, probablemente a través de efectos que no involucran directamente el mecanismo intermedio del núcleo oxo.