Divisão de água eficiente e durável em meios ácidos

(a) Espectros de fotoemissão de banda de valência de Au@Au_x Ir_1-x e amostras padrão. A barra branca representa o d -centro da banda. (b) PDOS calculado por DFT de d -bandas e d centros de banda para sistemas Au-Ir. (c) Relações estrutura-atividade. Crédito:Science China Press

Pesquisa recente publicada na National Science Review Rong Cao e Dr. Minna Cao do Instituto Fujian de Pesquisa sobre a Estrutura da Matéria, Academia Chinesa de Ciências, e Dr. Dongshuang Wu da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura, demonstrou o design e síntese bem-sucedidos de uma série de nanocatalisadores core-shell sub-10 nm consistindo de um núcleo Au e um Au_x Ir_1-x concha de liga.

O primeiro autor, Dr. Huimin Wang, sintetizou com sucesso e testou sistematicamente o desempenho eletrocatalítico de divisão de água desta série de materiais.

Dr. Huimin Wang descobriu que o sítio ativo IrO_x pode ser projetado com precisão modulando o componente Au/Ir na superfície do Au@Au_x Ir_1-x estrutura núcleo-casca. IrO_x espécies no Au@Au_x Ir_1-x a superfície é geralmente considerada a espécie ativa para REA.

No entanto, uma quantidade excessiva de IrO_x desloca o centro da banda d do catalisador para perto do nível de Fermi, causando uma afinidade de ligação muito forte de intermediários que necessita de um sobrepotencial bastante alto para o REA. Espectroscopias baseadas em raios X síncrotron, microscopia eletrônica e cálculos da teoria do funcional de densidade combinados com testes eletroquímicos revelaram que uma proporção ideal de IrO_x combinado com um centro de banda d adequado produz a melhor atividade de REA.

Entre eles, a atividade intrínseca e durabilidade de Au@Au_0,43 Ir_0,57 são substancialmente melhorados. Com uma carga de apenas 0,02 mg_Ir /cm² , é estável por pelo menos 320 horas a uma alta densidade de corrente de 100 mA/cm² .

IrO superfície ativa e durável_x é controlado com precisão pelo ajuste das composições Au/Ir, que podem proporcionar um equilíbrio para a atividade e estabilidade para a divisão da água. Crédito:Huimin Wang.

Mais informações: Huimin Wang et al, Nanopartículas de núcleo metálico/concha de liga Au@AuxIr1−x de tamanho sub-10 nm como catalisadores altamente duráveis para divisão de água ácida, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae056
Fornecido pela Science China Press

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