El anión regula la composición de fase del carburo de tungsteno para la evolución eficiente del hidrógeno alcalino

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los nanomateriales basados en carburo de tungsteno (W_xC) muestran potencial como electrocatalizadores para la reacción de evolución del hidrógeno (HER) debido a sus propiedades electrónicas similares al platino.
• El control de la fase cristalina de W_xC es crucial para optimizar el rendimiento catalítico de HER, ya que pueden coexistir múltiples fases (WC, W₂C, WC_1-x).

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para regular con precisión la fase cristalina de los catalizadores basados en W_xC.
• Para identificar la fase cristalina activa responsable de la HER alcalina eficiente.
• Para mejorar el rendimiento electrocatalítico de los materiales W_xC para HER.

Principales métodos:

• Adaptación del tipo de aniones en los precursores de cobalto (Co) para controlar la formación de la fase cristalina W_xC.
• Utilizando técnicas de caracterización detalladas para analizar la composición y la estructura del catalizador.
• Realización de mediciones electrocatalíticas para evaluar el rendimiento de HER.

Principales resultados:

• Los aniones de cobalto inorgánicos promovieron la formación de una sola fase Co-WC, mientras que los aniones orgánicos dieron como resultado una fase mixta Co-WC y Co-W₂C (Co-W_xC).
• La Co-WC monofásica fue identificada como la fase activa para la HER alcalina.
• El catalizador Co-WC puro exhibió un excelente rendimiento alcalino de HER, con un sobrepotencial de 100 mV a 10 mA cm-2 y una pendiente Tafel de 80 mV dec-1.

Conclusiones:

• Se estableció una estrategia sencilla para regular las fases cristalinas de los carburos metálicos de transición.
• Los hallazgos ponen de relieve la importancia del control de fase en el diseño de electrocatalizadores avanzados para HER.
• El catalizador Co-WC desarrollado demuestra un rendimiento superior en comparación con las contrapartes de fase mixta y otros catalizadores HER basados en W_xC.