15:26 2024-04-04 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Spectroscopia Operando oferă o fereastră asupra oxidării apei

_ Spectroscopia Operando oferă o fereastră asupra oxidării apei

Catalizatorii de oxid de iridiu sunt eficienți pentru oxidarea apei, făcându-i foarte atractivi pentru tehnologiile ecologice. O echipă care include cercetători de la SANKEN (Institutul de Cercetări Științifice și Industriale) de la Universitatea din Osaka a analizat până acum cel mai atent modul în care funcționează.

Într-un studiu publicat în Journal of the American Chemical Society, Echipa a folosit spectroscopia pentru a dezvălui modul în care speciile chimice implicate în reacția de evoluție a oxigenului catalizată de oxid de iridiu (OER) interacționează cu soluția din jurul lor.

OER este importantă în multe procese de energie curată, cum ar fi transformarea dioxidului de carbon în combustibili lichizi utilizabili și generarea de hidrogen verde din electroliza apei. Ambele procese vor fi cruciale într-un viitor fără combustibili fosili. Prin urmare, înțelegerea temeinică a OER este un obiectiv important de cercetare.

Procesele catalitice pot fi complexe, cu diferite specii intermediare implicate în trecerea de la materia primă la produsul dorit. Tehnicile operando permit investigarea acestor intermediari folosind spectroscopie în timpul reacției, oferind o fereastră către ceea ce se întâmplă de fapt.

Folosind un electrod cu o suprafață de oxid de iridiu, cercetătorii au investigat oxidarea moleculelor de apă în soluții cu diferite valori ale pH-ului.

„Interacțiunea dintre suprafața electrodului și intermediarii oxigenați este cheia pentru eficiența OER, astfel încât optimizarea materialului catalizator a fost, în general, accentul”, explică autorul principal Reshma R. Rao de la Imperial College London.

„Cu toate acestea, observațiile de până acum au lăsat întrebări fără răspuns, așa că am aruncat o privire mai atentă asupra soluției interfeței folosind spectroscopie UV-Vis operando, spectroscopie de absorbție a raze X, și spectroscopie în infraroșu îmbunătățită la suprafață.”

Pentru a obține o reacție eficientă, legarea intermediarilor de reacție la electrod trebuie să fie corectă pentru a permite intermediarilor să interacționeze cu electrodul, dar să nu fie atât de puternică încât să se blocheze. la electrod și nu poate reacționa. Cercetătorii au descoperit că legarea a fost controlată de interacțiunile pe distanță lungă între intermediari prin soluție și acest lucru depindea de pH.

În condiții alcaline, apa din apropierea electrodului a influențat interacțiunile pe distanță lungă dintre oxigenul. specii, care au afectat legarea lor la suprafață. Deci, deși intermediarii se leagă mai puternic la pH mai mare, interacțiunile facilitate de apa interfacială destabilizază speciile oxigenate și permit reacției să aibă loc.

„Folosind spectroscopie operando și tehnici complementare pentru a obține o privire directă asupra specia implicată ne-a permis să lărgim înțelegerea performanței catalizatorului dincolo de legarea electrozilor”, spune autorul principal Yu Katayama. „Credem că o astfel de perspectivă va fi cheia pentru optimizarea cineticii OER.”

Descoperirile vor contribui la creșterea eficienței oxidării apei pentru producția de hidrogen verde. În plus, combinarea spectroscopiei operando cu tehnici complementare poate fi utilă pentru înțelegerea catalizarii multor alte procese.

(Fluierul)

Inapoi