El sitio aislado de ácido de Lewis permite la evolución electrocatalítica del cloro a baja concentración de...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica es electroquímica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La catálisis de la catálisis.

Sus antecedentes:

• La producción industrial de cloro se basa en la electrólisis, pero la reacción de evolución de cloro (CER) se enfrenta a problemas de selectividad debido a la reacción de evolución de oxígeno (OER) en competencia.
• Esta competencia es particularmente problemática en el cloruro de baja concentración y los electrolitos de alto pH, lo que limita la producción eficiente de cloro.

Objetivo del estudio:

• Diseñar una estrategia de sitio aislado para mejorar la selectividad de CER suprimiendo OER.
• Desarrollar un catalizador de platino-rutenio dopado con silicio (PtRuSi) para mejorar la evolución del cloro.

Principales métodos:

• Se han diseñado sitios de silicio (Si) aislados dentro de una estructura de catalizador de platino-rutenio (PtRu).
• Utilizó caracterizaciones operando para analizar la unión intermedia y pruebas electroquímicas para evaluar el rendimiento del catalizador.
• Investigó el comportamiento del catalizador en electrolitos de baja concentración de NaCl y agua de mar natural.

Principales resultados:

• Los sitios de Si aislados preferentemente capturaron intermediarios de reacción de evolución de oxígeno (OH*), suprimiendo su interferencia con la adsorción de cloro.
• PtRuSi demostró una selectividad CER significativamente mejorada, alcanzando casi el 100% en 1,5 M NaCl y el 69,1% en agua de mar natural.
• El catalizador de ingeniería superó al catalizador PtRu no dopado, especialmente en condiciones desafiantes de baja concentración y alto pH.

Conclusiones:

• La ingeniería de sitio aislado con dopaje de Si es una estrategia efectiva para mejorar la selectividad de CER mediante la mitigación de OER.
• El catalizador PtRuSi ofrece una solución prometedora para la producción eficiente de cloro en ambientes acuosos diversos y difíciles.
• Este enfoque avanza en el diseño de catalizadores para reacciones de electrólisis industriales más allá de las condiciones tradicionales de salmuera altamente concentrada.