Array de platino Sandwich orientado al espacio poroso confinado en un marco metálico-orgánico para aumentar la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La dispersión a nivel atómico de metales nobles en materiales porosos es clave para los catalizadores eficientes, pero sigue siendo un desafío.
• Los métodos actuales luchan por controlar la distribución de átomos metálicos y las propiedades electrónicas dentro de los marcos catalíticos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para confinar con precisión los átomos de platino (Pt) dentro de un marco metálico-orgánico (MOF) para crear electrocatalizadores altamente eficientes y estables.
• Investigar la relación entre la estructura de los poros, la disposición de los átomos Pt y la actividad catalítica.

Principales métodos:

• Inspirados por los compuestos sándwich, los átomos de Pt fueron confinados en MOFs utilizando la partición del espacio poroso a través de interacciones conjugadas con particionadores porosos aromáticos.
• Se emplearon microscopía electrónica de escaneo de campo oscuro anular de ángulo alto de CA (HAADF-STEM), espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) y simulaciones teóricas.
• La distancia entre los anillos aromáticos se varió sistemáticamente para controlar el tamaño de las partículas Pt y la estructura electrónica.

Principales resultados:

• Formación de matrices Pt infinitas 1D dentro de la estructura MOF.
• Una disminución lineal en el tamaño de la partícula Pt con la disminución de la distancia del anillo aromático, correlacionada con la regulación orbital electrónica.
• El catalizador Pt@MOF-BCP optimizado exhibió una utilización de Pt altamente eficiente, una transmisión de electrones superior y una excelente estabilidad.
• Potenciales excesivamente bajos para la reacción de evolución del hidrógeno (HER) (2,5 mV) y la reacción de evolución del oxígeno (OER) (265 mV) a 10 mA·cm−2.
• Una tensión reducida de la célula de 1,47 V a 10 mA·cm^-2 en aplicaciones prácticas.

Conclusiones:

• El método desarrollado permite un control preciso de la dispersión de Pt a nivel atómico en los MOF, lo que lleva a materiales electrocatalíticos avanzados.
• Pt@MOF-BCP demuestra un rendimiento electrocatalítico difuncional excepcional, superando a la mayoría de los catalizadores de referencia.
• Este enfoque ofrece una vía prometedora para el diseño de catalizadores de próxima generación con mayor eficiencia y estabilidad.