Modulación de la covalencia Ti-O por Níquel de átomo único para potenciar la electrocatálisis de oxidación de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los óxidos de metales de transición no nobles, como el TiO2, son prometedores para la oxidación electroquímica de amoniaco (AOR) debido a su costo y estabilidad.
• Los desafíos incluyen baja actividad y pobre selectividad hacia N2, causados por sitios activos limitados y altas barreras de acoplamiento intermedias.

Objetivo del estudio:

• Mejorar los catalizadores a base de TiO2 para AOR utilizando una estrategia de modulación covalente inducida por átomos de Ni.
• Crear Ni SAC@TiO2 con covalencia Ti-O sintonizable para un rendimiento mejorado y selectividad de N2.

Principales métodos:

• Se sintetizó catalizador de átomo único de Ni sobre TiO2 (Ni SAC@TiO2).
• Se utilizó espectroscopía de absorción de rayos X (XAS) y de fotoelectrones (XPS) para caracterizar las interacciones metal-soporte y la covalencia Ti-O.
• Se empleó SERS in situ y ATR-SEIRAS para estudiar los mecanismos de reacción y el comportamiento de los intermedios.

Principales resultados:

• Ni SAC@TiO2 exhibió una covalencia Ti-O significativamente mejorada y sitios activos abundantes.
• La actividad catalítica para AOR se duplicó con respecto a TiO2 prístino.
• El catalizador demostró una excelente estabilidad, conservando >98% del rendimiento después de 2000 ciclos, y promovió la evolución selectiva de N2.

Conclusiones:

• La modulación de átomo único de la covalencia Ti-O es una estrategia eficaz para desarrollar catalizadores AOR eficientes y robustos a base de TiO2.
• Ni SAC@TiO2 ofrece una alternativa prometedora, estable y selectiva a los catalizadores de metales nobles para la oxidación electroquímica de amoniaco.