Crédito:CC0 Public Domain
Podría decirse que el platino es el material electrocatalizador más importante, no solo porque es el mejor catalizador de un solo elemento en una variedad de reacciones electrocatalíticas importantes, sino también por su estabilidad relativamente alta. Sin embargo, en el entorno corrosivo de los sistemas de electrocatálisis reales, como las pilas de combustible, incluso el platino puede degradarse estructuralmente. Es más, la presencia de especies fuertemente adsorbentes, en particular monóxido de carbono (CO), puede aumentar sustancialmente estos efectos de degradación.
Un equipo dirigido por el profesor Chen Yanxia de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de CAS, en cooperación con el Prof. Olaf Magnuseen, informó de observaciones de video-STM in situ de defectos puntuales adicionales en presencia de esta capa dinámica de CO. Las observaciones de STM presentadas en este trabajo proporcionan información directa sobre su comportamiento dinámico y mecanismos de formación. Los resultados de la investigación se publicaron en Comunicaciones químicas el 17 de junio.
Se sabe que el CO adsorbido interactúa con los electrodos de Pt, provocando una relajación de los átomos de la superficie de Pt y un debilitamiento del enlace Pt-Pt. Los estudios de microscopía de túnel de barrido (STM) in situ de Pt (111) en presencia de CO disuelto encontraron que inicialmente los desordenados se transformaban en pasos perfectamente rectos (111) mediante un ciclo potencial en el régimen de oxidación del CO. El CO puede aumentar la movilidad de la superficie del Pt durante la oxidación del CO, que puede reducir la cantidad de sitios coordinados bajos disponibles, dando lugar a una reestructuración de los pasos de Pt.
En el trabajo anterior del equipo, estudiaron la dinámica estructural a escala atómica de las capas de CO ad en electrodos de Pt (111) en CO saturado 0.1 M H 2 ASI QUE 4 utilizando microscopía de túnel de barrido de velocidad de video in situ (STM) y teoría funcional de densidad (DFT).
En el trabajo reciente, sus resultados de video-STM de Pt (111) en CO2 saturado 0.1 M H 2 ASI QUE 4 reveló defectos específicos dentro de la capa aparente (1 × 1) -CO, que asignamos a las vacantes en la capa superior de Pt. La presencia de estas vacantes de Pt, así como las fluctuaciones observadas en los pasos de Pt, muestran que incluso en condiciones muy benignas, es decir., para la superficie del electrodo de Pt (111) particularmente estable en el régimen de preoxidación del CO, la presencia de CO puede inducir cierta degradación estructural.
Por lo tanto, El CO puede afectar la estabilidad de los electrocatalizadores de Pt ya a potenciales tan bajos como 0,30 VAg / AgCl, que, por ejemplo, puede ser relevante en pilas de combustible de metanol directo. Los datos a escala atómica obtenidos por video-STM proporcionan información fundamental sobre las relaciones estructura-actividad y estructura-estabilidad, lo que puede contribuir al diseño basado en el conocimiento de mejores electrocatalizadores de Pt.
Además, sus resultados muestran que para los sistemas adecuados la dinámica de los defectos puntuales de los electrodos individuales, como vacantes, se puede investigar directamente en un entorno electroquímico.
El comportamiento dinámico observado sugiere una interacción compleja entre el CO adsorbido y las vacantes en la superficie que también deberían afectar la reactividad electroquímica del CO y deben ser exploradas en futuros estudios experimentales y teóricos.
