Fuerte acoplamiento de iridio y boro-carbono-nitruro para mejorar la oxidación del agua ácida

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los materiales a base de iridio (Ir) son cruciales para la reacción de evolución del oxígeno (OER) en medios ácidos.
• El soporte de Ir en sustratos estables mejora el rendimiento catalítico y la durabilidad.
• Los entornos ácidos duros plantean desafíos significativos para los catalizadores OER.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos catalizadores basados en nitruro de boro-carbono (BCN) para mejorar el REA.
• Investigar las interacciones entre las nanopartículas de IR y el apoyo de BCN.
• Evaluar el rendimiento de los catalizadores Ir/BCN en pruebas de electrólisis del agua de la membrana de media célula y de intercambio de protones (PEMWE).

Principales métodos:

• Síntesis de una serie de catalizadores Ir/BCN.
• Caracterización mediante técnicas experimentales.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para comprender las interacciones catalizador-soporte.
• Pruebas electroquímicas en semicélulas y PEMWE.

Principales resultados:

• Se observaron fuertes interacciones entre las PNR y el apoyo del BCN.
• Ir/BCN-75 exhibió una actividad y estabilidad OER superiores en comparación con Ir black y IrO2 comerciales.
• Ir/BCN-75 logró una alta densidad de corriente de 2,94 A cm^-2 a 1,9 V con baja carga de Ir (0,26 mg cm^-2) en PEMWE.
• Los bonos Ir-N influyeron en el crecimiento y la actividad de Ir NP, mientras que los bonos Ir-B mejoraron la estabilidad.

Conclusiones:

• El apoyo de BCN mejora efectivamente las propiedades catalíticas de Ir para OER.
• Los catalizadores Ir/BCN representan una alternativa prometedora para una eficiente y estable electrólisis del agua.
• Las fuertes interacciones entre el metal y el soporte son fundamentales para optimizar el rendimiento de los electrocatalizadores OER basados en Ir.