Cálculo teórico e modelagem da estrutura eletrônica de superfície dos catalisadores Ru e seu desempenho HOR. Crédito: Zheng Fangcai
Uma equipe de pesquisadores do Hefei Institutes of Bodily Science of the Chinese language Academy of Sciences divulgou uma nova estratégia para melhorar o desempenho dos catalisadores de rutênio (RU)-oferecendo uma alternativa eficiente e eficiente de platina (PT), mas que é comum que a reação de oxidação de hidrogênio (HOR) seja catalisada. O estudo foi recentemente publicado em Nano Cartas.
RU emergiu como um substituto promissor, mas sob condições alcalinas, seu atividade catalítica é prejudicado devido à forte adsorção de intermediários de hidrogênio (H*) e hidroxil (OH*), o que diminui a reação.
Neste estudo, os pesquisadores liderados pelo Prof. Wang Hui, em colaboração com o Prof. Zheng Fangcai e o Prof. Luo Qiquan, da Universidade Anhui-demonstrou uma estratégia para ajustar o ambiente eletrônico native da RU. Ao incorporar átomos de RU nas treliças de óxido de manganês, eles projetaram ligações interfaciais Ru -O que foram confirmadas por meio de ressonância de rotação eletrônica Espectroscopia (ESR) na instalação experimental de campo magnético em estado estacionário.
Esse Engenharia Interfacial induziu uma mudança descendente no centro da banda D dos átomos de Ru, otimizando o comportamento de adsorção dos intermediários da reação e diminuindo o barreira energética para formação de água. Como resultado, o catalisador RU exibiu uma notável atividade de massa de 1,26 mA por micrograma de RU em 0,1 M KOH – superando um catalisador Ru/C de referência em 13 vezes e supera o PT/C comercial em 8 vezes. O catalisador também demonstrou excelente durabilidade e forte resistência a envenenamento por monóxido de carbono.
Este estudo apresenta uma nova estratégia para melhorar os catalisadores HOR, regulando a estrutura eletrônica interfacial. Ele não apenas outline uma nova referência para materiais baseados em RU, mas também aprofunda o entendimento de como tecnologias de campo magnético como o ESR podem desempenhar um papel no design avançado do catalisador.
Mais informações:
Xiaojuan Zhang et al., Eletrocatalisadores de Ru confinados com treliça com elétrons interfaciais localizados ideais para oxidação eficiente de hidrogênio alcalino, Nano Cartas (2025). Doi: 10.1021/acs.nanolett.4c06285
Citação: O microambiente do catalisador de ajuste fino aumenta a oxidação de hidrogênio em condições alcalinas (2025, 30 de abril) recuperado em 1 de maio de 2025 em https://phys.org/information/2025-04-fine-tuning-ru-catalyst-microenvor.html
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