Control de fase por composición en electrocatalizadores de aleación de alta entropía

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las aleaciones de alta entropía (HEAs) ofrecen propiedades sintonizables para la electrocatálisis.
• El control de la fase cristalina y la morfología de HEA es crucial para optimizar los sitios reactivos.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la estabilización preferente de las fases mixtas fcc/bcc a fcc en nanopartículas quinarias AuPdFeCoNi HEA mediante el control del contenido de Au.
• Identificar los motivos estructurales críticos responsables de la catálisis de la reacción excepcional de evolución del hidrógeno (HER, por sus siglas en inglés).

Principales métodos:

• Síntesis de nanopartículas quinarias de AuPdFeCoNi HEA con contenido variable de Au.
• Investigación mediante técnicas electrónicas, sincrotrón de rayos X y de superficie.
• Pruebas electrocatalíticas para la reacción de evolución del hidrógeno (HER).

Principales resultados:

• Control sistemático del contenido de Au en las fases de fcc/bcc mixtas estabilizadas preferentemente.
• Identificación de motivos estructurales específicos de corto (pocos Å) y medio (6-10 Å) alcance cruciales para el HER.
• Logró una durabilidad excepcional (240 h) y una alta actividad de masa (50 A/mg_PGM), superando el Pt/C comercial.

Conclusiones:

• El control estructural sobre la morfología HEA impacta directamente en los estados de oxidación metálica y las características de los pares atómicos.
• Proporciona nuevas estrategias para el diseño de electrocatalizadores robustos y sostenibles con un alto contenido de metales no preciosos.
• Demuestra que los HEAs son alternativas prometedoras a los catalizadores de metales preciosos para el HER.