Clústeres Ultradimensionados de VMnMoSₓ con Rendimiento Bifuncional OER/HER para la División de Agua Altamente...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La división electroquímica del agua es crucial para la producción de hidrógeno verde.
• Es esencial desarrollar catalizadores eficientes para el ánodo (reacción de evolución de oxígeno, OER) y el cátodo (reacción de evolución de hidrógeno, HER).

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar catalizadores de clústeres ultrasmall a base de VMnMo dopados con S (s-VMnMoSx) para mejorar la actividad bifuncional OER/HER.
• Investigar el efecto del tamaño de partícula del catalizador en el rendimiento OER/HER.

Principales métodos:

• Sulfuración hidrotermal de polioxometalatos para crear clústeres a base de VMnMo dopados con S (s-VMnMoSx).
• Pruebas electroquímicas para la actividad OER y HER, incluidos sobrepotenciales y voltaje de celda para la división de agua en general.
• Cálculos experimentales y teóricos para dilucidar los sitios activos y las barreras de energía.

Principales resultados:

• El catalizador s-VMnMoSx demostró sobrepotenciales ultrabajos para OER (290 mV) y HER (181 mV) a 500 mA cm⁻².
• Se logró un bajo voltaje de celda de 1.72 V para la división de agua en general a 500 mA cm⁻² con una desactivación insignificante durante 1000 horas.
• Los catalizadores de partículas de gran tamaño (l-VMnMoSx) mostraron un rendimiento deficiente, lo que indica el papel crítico del tamaño ultradimensionado del clúster.

Conclusiones:

• Los catalizadores ultrasmall s-VMnMoSx exhiben un rendimiento bifuncional OER/HER superior en comparación con sus contrapartes más grandes.
• La sintonización del tamaño del catalizador al régimen de clústeres altera los sitios activos (V para OER, Mo para HER) y reduce las barreras de energía, lo que conduce a una mayor eficiencia catalítica.
• Este trabajo destaca el potencial de los clústeres a base de VMnMo dopados con S controlados por tamaño para la producción eficiente de hidrógeno verde.