Video Experimental Relacionado

Updated: Sep 12, 2025

Catalytic Reactions at Amine-Stabilized and Ligand-Free Platinum Nanoparticles Supported on Titania During Hydrogenation of Alkenes and Aldehydes

Catalytic Reactions at Amine-Stabilized and Ligand-Free Platinum Nanoparticles Supported on Titania During Hydrogenation of Alkenes and Aldehydes

Published on: June 24, 2022

Ajuste de la actividad y el mecanismo de reacción de la evolución del hidrógeno en Pt a través del nanoconfinamiento

Yang Tao¹, Keegan A Lorenz-Ochoa¹, Lei Pan¹

¹Department of Chemistry, The University of Texas at Austin, Austin, Texas 78712, United States.

Journal of the American Chemical Society

|August 9, 2025

Resumen

La adición de dimetilsulfóxido (DMSO) a los electrocatalizadores de platino altera la estructura del agua, lo que afecta la cinética de la reacción de evolución del hidrógeno (HER). El confinamiento de agua interfacial por DMSO impide la entrega de protones, ralentizando el HER, especialmente en una baja cobertura de agua.

Área de la Ciencia:

La electrocatálisis
Química Física
Ciencias de la superficie

Sus antecedentes:

La estructuración del agua es crucial para la electrocatálisis acuosa.
El papel del agua interfacial en la cinética de los electrodos no se comprende bien.
El dimetilsulfóxido (DMSO) puede modificar las redes de agua.

Objetivo del estudio:

Investigar cómo el DMSO afecta la cinética de la reacción de evolución del hidrógeno (HER) en el platino (Pt).
Para aclarar la influencia de las modificaciones de la red de agua a granel y interfacial en HER.
Comprender el impacto del confinamiento de agua interfacial en la actividad electrocatalítica.

Principales métodos:

Mediciones con microelectrodos ultramarinos para aislar la cinética intrínseca de HER.
Variación sistemática de la concentración de DMSO en medios ácidos.
Simulaciones de dinámica molecular para analizar la estructuración del agua y el enlace de hidrógeno.

Principales resultados:

La adsorción de DMSO inhibe el HER al bloquear los sitios activos.
La actividad de HER en las regiones ricas en agua se mantiene estable hasta que la cobertura de agua cae por debajo del 30%.
Por debajo del 30% de cobertura de agua, la cinética de HER disminuye bruscamente, y la adsorción de hidrógeno se vuelve limitante.
Las simulaciones de MD muestran que el DMSO limita el agua interfacial y interrumpe el enlace de hidrógeno, impidiendo la entrega de protones.

Conclusiones:

El confinamiento de agua interfacial por especies adsorbidas como el DMSO modula significativamente la cinética electrocatalítica.
La interrupción de las redes de agua y la entrega impedida de protones son mecanismos clave para los cambios de actividad.
La estructuración de agua interfacial ofrece una nueva estrategia para ajustar la electrocatálisis más allá de la modificación de la superficie tradicional.

Más Videos Relacionados

Multiscale Sampling of a Heterogeneous Water/Metal Catalyst Interface using Density Functional Theory and Force-Field Molecular Dynamics

Multiscale Sampling of a Heterogeneous Water/Metal Catalyst Interface using Density Functional Theory and Force-Field Molecular Dynamics

Published on: April 12, 2019

Synthesis of Platinum-nickel Nanowires and Optimization for Oxygen Reduction Performance

Synthesis of Platinum-nickel Nanowires and Optimization for Oxygen Reduction Performance

Published on: April 27, 2018

Videos de Conceptos Relacionados

Reduction of Alkenes: Catalytic Hydrogenation

Reduction of Alkenes: Catalytic Hydrogenation

Alkenes undergo reduction by the addition of molecular hydrogen to give alkanes. Because the process generally occurs in the presence of a transition-metal catalyst, the reaction is called catalytic hydrogenation.
Metals like palladium, platinum, and nickel are commonly used in their solid forms — fine powder on an inert surface. As these catalysts remain insoluble in the reaction mixture, they are referred to as heterogeneous catalysts.
The hydrogenation process takes place on the...

Reduction of Alkenes: Asymmetric Catalytic Hydrogenation

Reduction of Alkenes: Asymmetric Catalytic Hydrogenation

Catalytic hydrogenation of alkenes is a transition-metal catalyzed reduction of the double bond using molecular hydrogen to give alkanes. The mode of hydrogen addition follows syn stereochemistry.
The metal catalyst used can be either heterogeneous or homogeneous. When hydrogenation of an alkene generates a chiral center, a pair of enantiomeric products is expected to form. However, an enantiomeric excess of one of the products can be facilitated using an enantioselective reaction or an...