Un nuevo enfoque crea un catalizador de átomo único excepcional para la división del agua
Para hacer el nuevo catalizador, los investigadores primero crearon una estructura porosa para soportar los átomos de iridio que catalizarían la reacción.
Expusieron esta estructura espumosa a una solución que contenía compuestos de iridio, la congelaron rápidamente para crear una capa delgada de hielo rico en iridio en la superficie y realizaron un procesamiento adicional para crear sitios bien distribuidos donde los átomos de iridio individuales estaban perfectamente anclados. a la superficie del cojinete.
Las observaciones de rayos X del catalizador en funcionamiento revelaron que los átomos de iridio estaban en un estado químico que los hacía excepcionalmente eficientes para realizar la parte de la reacción de separación de agua que liberaba oxígeno.
Pruebas adicionales mostraron que este aumento de actividad se debió enteramente al hecho de que el iridio estaba en forma de átomos únicos y aislados, y no solo a la gran área en la que estaban incrustados.
El catalizador resultante es mejor que la mayoría de los catalizadores a base de iridio conocidos hasta la fecha, informaron los investigadores. Dijeron que este nuevo sistema de anclaje atómico proporciona un modelo ideal para sondear y establecer la conexión entre los catalizadores y sus estructuras de soporte para una variedad de reacciones electrocatalíticas.
Yi Cui es investigador del Instituto Stanford de Ciencias de los Materiales y la Energía (SIMES) en SLAC, y Michal Bajdich es investigador del Centro SUNCAT para Ciencia de Interfaz y Catálisis, un instituto conjunto SLAC / Stanford donde se realizaron cálculos teóricos. Se realizaron observaciones de rayos X del catalizador en la fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford (SSRL) de SLAC y la fuente de luz avanzada (ALS) del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, y el trabajo computacional se realizó en el Centro de Computación Científica de Investigación de Energía Nacional ( NERSC); los tres son instalaciones para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. Investigadores de la Fundición Molecular del Laboratorio de Berkeley y la Instalación de Medición de Materiales del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología también contribuyeron a este trabajo, que fue financiado por la Oficina de Ciencias del DOE.
Cita: Xueli Zheng et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, 31 de agosto de 2021 (10.1073 / pnas.2101817118)
