ESTUDIO DE ESTRUCTURA Y REACTIVIDAD DE LA REACCIÓN DE REDUCCIÓN DE OXÍGENO SOBRE SUPERFICIES HÍBRIDAS DE Rh/Au

ERICA SCHULTE; ESTEFANÍA COLOMBO; PAOLA QUAINO; MAURICIO ARCE

Berisso

Congreso; Y-tec Nano 2018; 2018

Y-tec Nano 2018

Estudios de estructura y reacividad de superfcies híbridas de Rh/Au (Fig. 1) han sido realizados en pos de diseñar nuevos materiales electródicos, más específcamente materiales para cátodos de celdas combustbles, que presenten superior performance para la reacción de reducción de oxígeno (orr). Los estudios se orientaron partcularmente en la línea interfacial Rh/Au, logrando demostrar que en superfcies conteniendo más de un metal existen interacciones entre estos que modifcan la conducta de la región intermetálica, favoreciendo la orr. Los resultados obtenidosson una contnuación de la línea de trabajo de nuestro grupo de investgación, dónde ya se han testeado exitosamente otras combinaciones de metales [1].Existen dos caminos de reacción para la orr, la ruta asociatva y la ruta disociatva. En soluciones ácidas la reacción global es: O 2 + 4 H + + 4 e - → 2 H 2 O; pero además de la reducción completa hay un proceso en competencia que se desea evitar, por el cual se produce peróxido de hidrógeno.Los estudios realizdos se basaron en en cálculos de primeros principios, en el marco de la teoría de la función densidad (DFT), para investgar los procesos de difusión, adsorción y/o disociación de especies partcipantes de la reacción, y se orientaron a interpretar que es lo que ocurre en laregión interfacial de los materiales mixtos. Mediante evidencias teóricas se logran comprender los efectos energétcos, geométricos y electrónicos que gobiernan la actvidad electrocatalítca de los materiales electródicos bimetálicos frente a la orr, a fn de contribuir al diseño de materialeselectródicos para dicha reacción.Se estudiaron los materiales electródicos, los intermediarios de reacción y la cinétca de la reacción. Para esto últmo, se analizó la cinétca de la rotura de enlaces O-O en los intermediarios adsorbidos O 2 * y OOH*, lo cual se estudió mediante el método de nudge elastc-band, el cualevalúa los caminos de mínima energía para las dos etapas claves del mecanismo:- Adsorción disociatva de la molécula de oxígeno ? Sobre 1Rh/2Au y 2Rh/1Au.- Adsorción disociatva de la especie superóxido ? Sobre 1Rh/2Au y 2Rh/1Au.Se observaron variaciones en el comportamiento de los intermediarios debido a la presencia de la juntura bimetálica, confrmando que existe un efecto sinérgico en la interfase estudiada, provocado principalmente por modifcaciones inducidas en la estructura electrónica de cada metal en contacto. Mediante los resultados obtenidos se puede concluir que Rh/Au, en mezclas de determinadas proporciones, resulta un buen material electródico para la orr; es decir, las proporciones de Rh pueden reducirse combinando este metal adecuadamente con Au, sin implicar una importante pérdida de actvidad catalítca hacia la orr.