De acordo com Asad Mehmood, revista Nature Catalysis, Catalisadores à base de ferro não precioso (Fe-NCs) requerem alta densidade de sítio ativo para atender às metas de desempenho como catalisadores catódicos em células a combustível de membrana de troca de prótons. A densidade do local é geralmente limitada àquela alcançada em uma carga de 1-3 % em peso (Fe) devido à formação indesejada de nanopartículas contendo ferro em cargas mais altas. Aqui mostramos que, ao pré-formar uma matriz carbono-nitrogênio usando um metal de sacrifício (Zn) na etapa inicial de síntese e, em seguida, trocar ferro para essa matriz pré-formada, alcançamos 7% em peso de ferro coordenado apenas como um grupo local de ‘Fe-N4’ como um átomo único, conforme identificado por espectroscopia Mössbauer criogênica de ‘Fe’ e espectroscopia de absorção de raios-X. Os valores de densidade do local medidos pelos métodos de remoção de nitrito e quimissorção de ‘CO’ são 4,7 × 1019 e 7,8 × 1019 g−1, com uma frequência de renovação de 5,4 elétrons −1 s−1 a 0,80 V em um eletrólito de 0,5 M ‘H2SO4’ . A quimissorção ocorre quando as moléculas, átomos ou íons se unem em uma superfície sólida insolúvel através das ligações químicas (ligação covalente) e se alojam em partes que ocasionam uma grande coordenação com o substrato. O catalisador oferece um excelente desempenho de célula a combustível de membrana de troca de prótons com densidades de corrente de 41,3 mA cm−2 a 0,90 ViR-free usando H2–O2 e 145 mA cm−2 a 0,80 V (199 mA cm−2 a 0,80 ViR-free) usando H2-ar.
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Imagem fonte: Asad Mehmood et al. – 10.1038/s41929-022-00772-9
Fonte: https://www.nature.com/articles/s41929-022-00772-9
