Funcionalización de superficies de magnetita con moléculas de porfirinas de Co y Ni: caracterización superficial y comportamiento electrocatalítico frente a la reacción de reducción de oxígeno
La mejora en las velocidades y eficiencias de las reacciones electrocataliticas es crucial para el desarrollo de tecnologías de conversión de energía y producción de combustibles. La reacción de reducción de oxígeno (ORR), proceso químico muy importante en las pilas de combustible, suele utilizar Pt...
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| Autores principales: | , , |
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| Formato: | Objeto de conferencia Resumen |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2024
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/178909 |
| Aporte de: |
| Sumario: | La mejora en las velocidades y eficiencias de las reacciones electrocataliticas es crucial para el desarrollo de tecnologías de conversión de energía y producción de combustibles. La reacción de reducción de oxígeno (ORR), proceso químico muy importante en las pilas de combustible, suele utilizar Pt como catalizador, un material costoso. Las alternativas de reemplazo incluyen metales de transición como Fe, Co, Ni, etc. Las porfirinas metálicas son de gran interés como sustitutos de los catalizadores actuales, ya que son especialmente adecuadas para la funcionalización de superficies a nanoescala comportándose como catalizadores de un sólo átomo (SACs).
Por lo antes mencionado, en este trabajo se explora la utilización de superficies monocristalinas y policristalinas de Fe₃O₄, un material económico y abundante, modificado con porfirinas de Co y Ni (CoTPP, CoTPP4N²⁺, NiTPP y NiTPP4N²⁺ respectivamente) como materiales de electrodo para mejorar la catálisis de la ORR, empleando dos métodos de inmovilización: evaporación en fase vapor, en condiciones de ultra alto vacío (UHV) y electrografting, en solución. Las muestras así preparadas se caracterizaron principalmente por espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) y se evaluó la respuesta electrocatalítica para la ORR en medio alcalino.
Los espectros de XPS de CoTPP/ Fe₃O₄ (001) revelan la presencia de N, pero la ausencia de Co. El análisis del espectro de alta resolución de N 1s muestra la integridad de la molécula de porfirina, habiendo algunas moléculas metaladas y otras no. Estos resultados podrían explicarse considerando que la ausencia de Co se debe a que el mismo pasa a ocupar los sitios de las vacancias catiónicas subsuperficiales de Fe₃O₄ (001) reconstruida. Como es de esperarse este sistema exhibe una actividad electrocatalítica hacia la ORR similar a la de Fe3O4 (001). Por otro lado, para las deposiciones de porfirinas por medio de electrografting, los sistemas CoTPP4N²⁺/Fe₃O₄ (001), CoTPP4N²⁺/Fe₃O₄ policristalina, NiTPP4N²⁺/Fe₃O₄ (001) y NiTPP4N²⁺/Fe₃O₄ policristalina muestran señales claras de XPS para N 1s, Co 2p y Ni 2p, demostrando, además, mejoras en la actividad electrocatalítica. |
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