Diseño de electrocatalizadores de Fe3O4 (001) modificados con Pt para la catálisis de la OER

SCHULTE, ERICA; GRUMELLI, DORIS; BUSNENGO, HERIBERTO FABIO; ABUFAGER, PAULA

Rosario

Encuentro; IX Reunión Nacional de Sólidos; 2023

La magnetita (Fe$_3$O$_4$), el material magnético más antiguo conocido, sigue siendo objeto de investigaciones tanto teóricas como experimentales debido a sus diversas aplicaciones. Entre estas, destacan su uso en dispositivos espintrónicos, biomedicina para la liberación controlada de fármacos, biosensores, catálisis, entre otros. Para ampliar la aplicabilidad de la magnetita en nanosistemas con funciones específicas, es esencial controlar las propiedades estructurales, electrónicas y la estabilidad de las superficies de los nanocompuestos. Por lo tanto, gran parte de la investigación reciente se ha centrado en la reconstrucción y estabilización de las superficies de la magnetita, así como en su relación con la estructura electrónica local.Específicamente, se ha investigado extensamente la superficie Fe$_3$O$_4$(001), que tiene una terminación en hierro octaédrico (Fe$_{Oct}$) y oxígeno, y presenta una reconstrucción (√2x√2)R45∘. Inicialmente, esta reconstrucción se explicó mediante un modelo de superficie polar bluk truncada (DBT) pero posteriormente se sustituyó por el modelo SCV (subsurface cation vacancy). Esta reconstrucción SCV está formada por vacancias de iones de Fe$_{Oct}$ en la subcapa y un átomo adicional de hierro intersticial en la capa superficial de hierros tetrahédricos (Fe$_{Tet}$). Se ha demostrado experimental y teóricamente que la SCV es estable a temperatura ambiente y en condiciones de ultra alto vacío. Adicionalmente, esta superficie se mantiene estable en un amplio rango de potenciales químicos de oxígeno, lo que la convierte en un posible catalizador para reacciones electroquímicas, como la reacción de evolución de oxígeno (OER).Además de su estabilidad, esta superficie tiene la capacidad de inmovilizar átomos metálicos individuales, como Ag, Au y Pd, lo que modifica sus propiedades superficiales. En este contexto, el objetivo principal de este estudio es investigar las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas de una superficie reconstruida SCV antes y después de la deposición de un átomo de Pt, y la posterior adsorción de intermediarios de la reacción de evolución de oxígeno. De esta manera, se busca contribuir al entendimiento básico de la reacción electroquímica y de los catalizadores propuestos, para su posterior aplicacion en el diseño de nuevos electrocatalizadores.