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

ESTEFANÍA COLOMBO; ERICA SCHULTE; MAURICIO ARCE; PAOLA QUAINO

Berisso

Congreso; Y-tec Nano 2018; 2018

Y-tec Nano 2018

Estudios de estructura y reacividad de superficies híbridas de Rh/Au (Fig. 1) han sido realizados en pos de diseñar nuevos materiales electródicos, más específicamente materiales para cátodos de celdas combustibles, que presenten superior performance para la reacción de reducción de oxígeno (orr). Los estudios se orientaron particularmente en la línea interfacial Rh/Au, logrando demostrar que en superficies conteniendo más de un metal existen interacciones entre estos que modifican la conducta de la región intermetálica, favoreciendo la orr. Los resultados obtenidos son una continuación de la línea de trabajo de nuestro grupo de investigación, dónde ya se han testeado exitosamente otras combinaciones de metales [1].   Existen dos caminos de reacción para la orr, la ruta asociativa y la ruta disociativa. En soluciones ácidas la reacción global es: O2 + 4 H+ + 4 e- → 2 H2O; 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 investigar los procesos de difusión, adsorción y/o disociación de especies participantes de la reacción, y se orientaron a interpretar que es lo que ocurre en la región interfacial de los materiales mixtos. Mediante evidencias teóricas se logran comprender los efectos energéticos, geométricos y electrónicos que gobiernan la actividad electrocatalítica de los materiales electródicos bimetálicos frente a la orr, a fin de contribuir al diseño de materiales electródicos para dicha reacción.Se estudiaron los materiales electródicos, los intermediarios de reacción y la cinética de la reacción. Para esto último, se analizó la cinética de la rotura de enlaces O-O en los intermediarios adsorbidos O2* y OOH*, lo cual se estudió mediante el método de nudge elastic-band, el cual evalúa los caminos de mínima energía para las dos etapas claves del mecanismo: - Adsorción disociativa de la molécula de oxígeno ? Sobre 1Rh/2Au y 2Rh/1Au.- Adsorción disociativa 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, confirmando que existe un efecto sinérgico en la interfase estudiada, provocado principalmente por modificaciones 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 actividad catalítica hacia la orr.Referencias[1] Schulte, E. D.; et al. (2018). Applied Surface Science, 441, 663-669.