es.wedoany.com Noticia: Investigadores de la Universidad de Adelaida (University of Adelaide), en colaboración con la Universidad de Tohoku (Tohoku University), la Universidad de Ciencias de Tokio (Tokyo University of Science) y la Universidad Vanderbilt (Vanderbilt University) en Estados Unidos, han desarrollado con éxito un catalizador microscópico compuesto por solo 15 átomos de iridio. Su actividad másica es 1,5 veces superior a la de los catalizadores de iridio comerciales y presenta una excelente durabilidad, lo que podría mejorar la producción de hidrógeno verde.
El hidrógeno verde se produce mediante la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno utilizando electricidad renovable. La reacción de evolución de oxígeno (OER) en este proceso ocurre en un entorno altamente ácido y corrosivo, y el iridio es uno de los pocos materiales catalizadores capaces de soportar estas condiciones. Sin embargo, su alto costo y recursos limitados llevan a los investigadores a intentar reducir el uso de este metal raro mientras maximizan su actividad reactiva.
Fabricar nanoclústeres metálicos con precisión atómica es una de las formas de reducir el uso de iridio. Reducir las partículas metálicas a clústeres de 1 nanómetro (nm) puede aumentar el área superficial específica y los sitios activos, pero el iridio tiende a oxidarse al exponerse al aire, volviéndose inestable. Para abordar este problema, el equipo de investigación diseñó un método de reducción con poliol utilizando etilenglicol, combinado con un proceso de intercambio de ligandos para proteger los átomos de iridio.
Los investigadores encapsularon el núcleo de átomos de iridio con moléculas de monóxido de carbono y trifenilfosfina, obteniendo nanoclústeres de iridio compuestos por 15 átomos. Incluso sintetizados en un entorno completamente abierto, estos clústeres se mantienen altamente estables y resistentes a la oxidación. Posteriormente, los investigadores adhirieron estos nanoclústeres a un soporte de negro de carbón para formar un catalizador sólido con un tamaño de partícula promedio de 0,9 nanómetros.
Los resultados de las pruebas muestran que la actividad másica de este nuevo material es aproximadamente 1,5 veces superior a la de los catalizadores de iridio comerciales tradicionales, y puede funcionar de forma continua durante más de 20 horas sin una disminución significativa en el rendimiento. Análisis adicionales revelan que la ultra miniaturización de las partículas de iridio altera sus propiedades electrónicas, permitiendo que las reacciones químicas ocurran de manera más eficiente.
Yuichi Negishi, representante de la Universidad de Tohoku (Tohoku University), indicó que este descubrimiento podría mejorar la producción de hidrógeno verde y proporcionar una nueva dirección para desarrollar nanoclústeres metálicos de alto rendimiento y rentables, con el fin de abordar los apremiantes desafíos energéticos y ambientales globales. Los resultados de la investigación han sido publicados en el Journal of the American Chemical Society.
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