En el nuevo estudio publicado en la revista International Journal of Extreme Manufacturing El 1 de noviembre de 2023, investigadores del Reino Unido y China informaron sobre una técnica novedosa basada en un mecanismo de reacción hidrotermal inducida por láser (LIHR) para el crecimiento de nanoarquitectura binaria de óxido metálico e hidróxidos de doble capa en espumas de níquel para aplicaciones electrocatalíticas.
La producción electroquímica a gran escala de hidrógeno a partir de la división del agua requiere el desarrollo de electrocatalizadores para superar las barreras de energía cinética para la reacción de evolución de hidrógeno (HER) y la reacción de evolución de oxígeno (OER). Los electrocatalizadores deben ser activos, estables y de bajo coste.
Entre varios candidatos, los catalizadores no preciosos a base de níquel, particularmente los catalizadores de Ni-Mo, han ganado un amplio reconocimiento para HER alcalino y los hidróxidos dobles en capas (LDH) basados en metales de transición (Fe, Co, Ni) para catalizadores REA en medios alcalinos. .
Sin embargo, esos electrocatalizadores generalmente se sintetizan mediante métodos hidrotermales o solvotermales, que requieren autoclaves y solventes, y también requieren mucho tiempo y un alto aporte de energía.
Para abordar estos desafíos, el equipo, pionero en la síntesis láser de electrocatalizadores, desarrolló aún más esta ruta alternativa al tratamiento hidrotermal convencional mediante irradiación láser de un sustrato sumergido en un líquido que contiene precursores de sales metálicas.
Cuando la interacción del rayo láser en la interfaz entre el líquido (que contiene precursores de Ni/Mo o Fe/Ni) y el sustrato de níquel genera una condición de alta temperatura y alta presión, que satisface el requisito de crecimiento de óxido metálico en el sustrato, el crecimiento de NiMoO4 Las nanohojas o doble hidróxido en capas de NiFe se producen en espumas de níquel a través del mecanismo de reacción hidrotermal.
El primer autor, el Dr. Yang Sha, de la Universidad de Manchester, dijo:"Estas nanoestructuras producidas por el LIHR exhiben una excelente actividad catalítica para la división general del agua y, lo que es más importante, una durabilidad superior bajo una densidad de corriente industrial, para la mayoría de los catalizadores reportados y catalizadores comerciales de metales preciosos. Además, el LIHG mejora la tasa de producción en más de 19 veces, pero solo consume el 27,78 % de la energía total requerida por los métodos hidrotermales convencionales para lograr la misma producción.
El profesor Zhu Liu, de la Academia China de Ciencias, Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo, comentó:"Yeo et al. informaron por primera vez en 2013 que LIHR produce nanocables locales de ZnO a través de reacciones fototérmicas. Esta técnica es rápida, versátil y escalable. y rentable, lo que permite la síntesis directa de nanoestructuras de óxido metálico".
"Sin embargo, esta técnica ha sido poco estudiada y sus aplicaciones potenciales aún no se han explorado. Esperamos que este estudio ofrezca una nueva ruta para la síntesis rápida de electrodos electrocatalíticos independientes. Continuamos ampliando sus aplicaciones, incluido el crecimiento de LIHR. de óxido metálico nanoestructurado (ZnO, SnO2 ) películas delgadas para células solares de perovskita."
Más información: Yang Sha et al, Hacia una nueva vía para la síntesis rápida de electrodos electrocatalíticos mediante una reacción hidrotermal inducida por láser para la división del agua, International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI:10.1088/2631-7990/ad038f
Proporcionado por la Revista Internacional de Fabricación Extrema
