Generación fotoelectroquímica de hidruro con silicio revestido con óxido

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• La fotoquímica

Sus antecedentes:

• Los fotoelectrodos de silicio son cruciales para las aplicaciones electroquímicas.
• Los donantes de hidruro orgánico son importantes en la síntesis química y el almacenamiento de energía.
• Investigaciones anteriores han explorado fotoelectrodos basados en silicio para varias reducciones.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la generación fotoelectroquímica de un donante de hidruro orgánico potente utilizando fotoelectrodos de silicio.
• Investigar el rendimiento de los fotoelectrodos de silicio tipo p recubiertos de óxido para reducir [PMBI][PF6].
• Para analizar los mecanismos de reacción y la termodinámica de la transferencia de hidrógeno.

Principales métodos:

• Utilizando dos tipos de fotoelectrodos de silicio tipo p recubiertos con óxido (SiSiO2 y SiSiO2).
• Realización de la reducción fotoelectroquímica de 1,2,3,5,6-pentametil-1H-benzo[d]imidazol-3-ión hexafluorofosfato ([PMBI][PF6]) en acetonitrilo con un amortiguador DBN.
• La medición de las eficiencias Faradaic (FE) y los potenciales de inicio bajo 1 iluminación solar.
• Desarrollo de un modelo termoquímico para evaluar la termodinámica de las reacciones.

Principales resultados:

• Tanto los fotoelectrodos de silicato de sodio TiO2 como los de silicato de sodio SiO2 convirtieron eficientemente el [PMBI]+ en PMBIH con un alto FEs (78% y 83%, respectivamente).
• SiAdSiO2 catalizó la reacción en potenciales más leves, mientras que SiAdSiO2 exhibió una mejor selectividad para la generación de PMBIH sobre la evolución de H2.
• El modelo termoquímico indicó que las reacciones de transferencia de hidrógeno son termodinámicamente favorables (descenso).
• Se observaron altos sobrepotenciales, lo que pone de relieve la necesidad de mejorar los catalizadores.

Conclusiones:

• Los fotoelectrodos de silicio recubiertos de óxido son eficaces para la generación de donantes de hidruro orgánico.
• La elección del recubrimiento de óxido influye en la actividad catalítica, la selectividad y el mecanismo de reacción (ET de esfera externa frente a ET acoplado a protones).
• El modelo termoquímico desarrollado proporciona información valiosa sobre la termodinámica de transferencia de hidrógeno para procesos electroquímicos y fotoelectroquímicos.
• Es necesario seguir desarrollando catalizadores para superar el exceso de potencial y mejorar la eficiencia.