Descubrimiento de un catalizador asistido por el aprendizaje bayesiano para una utilización eficiente del iridio en...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Química computacional

Sus antecedentes:

• Reducir la dependencia de metales nobles como el iridio (Ir) es fundamental para el desarrollo sostenible de catalizadores de reacción de evolución de oxígeno (OER).
• Los óxidos bimetales ofrecen una vía prometedora para los catalizadores OER de alto rendimiento con contenido reducido de metales nobles.
• La optimización de los óxidos bimetálicos es compleja debido a las intrincadas relaciones entre la composición elemental y el ordenamiento químico.

Objetivo del estudio:

• Acelerar el descubrimiento de catalizadores OER de óxido bimetálico de alto rendimiento y bajo contenido de iridio (Ir).
• Identificar las composiciones y estructuras óptimas del catalizador utilizando métodos computacionales.
• Desarrollar una estrategia sostenible y basada en datos para el diseño de electrocatalisadores.

Principales métodos:

• Integración de cálculos de la teoría funcional de densidad (DFT) y aprendizaje bayesiano para el descubrimiento acelerado de materiales.
• Predicción teórica de las composiciones óptimas de las superficies y de las configuraciones de vacío de oxígeno.
• Síntesis de iridio dispersado atómicamente en dióxido de titanio (TiO2) basado en una guía teórica.

Principales resultados:

• Identificación del dióxido de titanio (TiO2) dopado con iridio de superficie como catalizador óptimo.
• Logró un aumento de 23 veces en la actividad específica de la masa de Iridium en comparación con el Dióxido de Iridium comercial (IrO2).
• Demostró una reducción de 115 milivoltios en el exceso de potencial, lo que indica una mayor eficiencia catalítica.

Conclusiones:

• El estudio presenta un camino exitoso basado en datos para diseñar electrocatalizadores eficientes con un uso mínimo de metales nobles.
• El iridio dispersado atómicamente en el dióxido de titanio (TiO2) muestra un potencial significativo para la producción escalable de hidrógeno verde.
• Este enfoque promueve soluciones energéticas sostenibles al optimizar el rendimiento del catalizador y reducir los costos de los materiales.