Catalisadores não metálicos, como óxidos metálicos, materiais de carbono e polímeros condutores, podem ser acionados para realizar reações eletrocatalíticas aplicando uma voltagem externa. Esta tensão fornece a energia necessária para ativar o catalisador e facilitar as reações químicas desejadas. Veja como a tensão aciona os catalisadores não metálicos:

Ativação de sites catalíticos:

- A tensão aplicada gera um campo elétrico que modifica a estrutura eletrônica do catalisador não metálico. Isto altera os níveis de energia da superfície do catalisador, tornando-o mais reativo e capaz de facilitar transformações químicas específicas.

- Alterações induzidas por voltagem nas propriedades eletrônicas do catalisador podem levar à formação de sítios ativos ou aumentar a atividade de sítios existentes. Esses locais podem então adsorver reagentes, promover a quebra e formação de ligações e acelerar a taxa geral de reação.

Transferência de cobrança:

- A tensão aplicada impulsiona a transferência de carga entre o catalisador e os reagentes. Esta transferência de carga permite a redução ou oxidação de reagentes, que são etapas cruciais em muitas reações eletrocatalíticas.

- Por exemplo, no caso da divisão da água, a tensão aplicada facilita a transferência de elétrons do catalisador para as moléculas de água, levando à formação de gases hidrogênio e oxigênio.

Cinética de reação aprimorada:

- A tensão aplicada acelera a cinética das reações eletrocatalíticas, diminuindo a energia de ativação necessária para as transformações químicas desejadas. Isto resulta em taxas de reação mais rápidas e melhor eficiência geral do processo catalítico.

- Processos acionados por voltagem, como eletrossorção e deposição sem eletrólito, podem modificar as propriedades da superfície do catalisador, levando a uma melhor adsorção e dessorção de reagentes e produtos.

Controle sobre a seletividade da reação:

- A tensão aplicada permite um controle preciso sobre as vias de reação e a seletividade do produto. Ajustando a tensão é possível favorecer a formação de produtos específicos ou suprimir reações colaterais indesejadas.

- Este controle sobre a seletividade é particularmente importante em processos eletroquímicos complexos que envolvem múltiplas etapas de reação e vias concorrentes.

No geral, a tensão desempenha um papel crucial na condução de catalisadores não metálicos para reações eletrocatalíticas, ativando locais catalíticos, facilitando a transferência de carga, melhorando a cinética da reação e permitindo o controle sobre a seletividade do produto. Ao controlar cuidadosamente a tensão aplicada, esses catalisadores podem ser adaptados para alcançar o desempenho eletrocatalítico e a eficiência desejados para diversas aplicações, como células de combustível, eletrólise de água e síntese química.