Nanotubos de carbono modificados con óxido de iridio: estabilidades, adsorción y disociación de agua

NUÑEZ JOSÉ LUIS; BELLETTI GUSTAVO; TIELENS FREDERIK; QUAINO PAOLA

Calafate

Congreso; XXIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2023

Asociación Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas

IntroducciónEl óxido de iridio es conocido por sus excelentes propiedades catalíticas frente a diversas reacciones electroquímicas, tales como la disociación de H2O y las reacciones de evolución de oxígeno (OER) e hidrógeno (HER) [1]. El estudio de estas reacciones y de sus catalizadores, en particular, reviste de gran interés por su potencial aplicación en celdas de combustible, dado que pueden presentarse como alternativas viables a las fuentes de energía tradicionales como los combustibles fósiles. Sin embargo, los buenos materiales catalizadores (derivados de Pt, Pd e Ir, por nombrar algunos) presentan el gran inconveniente de ser costosos y poco abundantes. Por ello consideramos de gran interés estudiar algunos de estos catalizadores tradicionales en forma de nanoestructuras, las cuales han demostrado tener buenas propiedades electrocatalíticas [2]. Nuestro estudio es llevado a cabo sobre soportes de materiales carbonosos, considerando su abundancia, gran superficie e interesantes estructuras geométricas.ResultadosEn este trabajo se presentan los resultados del estudio de la deposición de nanopartículas de (IrO2)n (n=1, 2, 3) sobre la superficie externa de un nanotubo de carbono (CNT) de quiralidad (5, 5), así como de su papel como catalizadores de la reacción de disociación de H2O en H y OH. La adsorción de nanopartículas de (IrO2)n resulta particularmente estable para n=3, en sitios ?top? y ?bridge? del CNT (Eads = -1.5 eV). Para partículas más pequeñas (n=1, 2), se observa predominancia del fenómeno de fisisorción. Sobre los sistemas estables (IrO2)₃ se encontró que la adsorción de H2O se ve energéticamente favorecida sobre un átomo de Ir de la nanopartícula lejos de la interfaz óxido/superficie (vista lateral y superior en la Figura). Partiendo de este sistema, seis caminos de reacción de disociación de H2O fueron estudiados. ConclusionesNuestros resultados sugieren una buena actividad catalítica del material híbrido con baja proporción del óxido metálico.Referencias bibliográficas [1] Hu, C., Dai, L., Adv. Mater., 2016, 29(9), 1604942.[2] Tavakkoli, M., Holmberg, N., Kronberg, R., Jiang, H., Sainio, J., Kauppinen, E., Kallio, T., Laasonen, K., ACS Catal., 2017, 7, 5, 3121.