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Colisiones mejoradas de nanopartículas individuales para la reacción de evolución de hidrógeno en un microcanal confinado

Colisiones mejoradas de nanopartículas individuales para la reacción de evolución de hidrógeno en un microcanal confinado | Noticias de Buenaventura, Colombia y el Mundo

Chinese Journal of Catalysis (2022). DOI: 10.1016/S1872-2067(21)64034-2″ width=»800″ height=»530″/>

La corta duración de la colisión de las nanopartículas individuales dificulta la mejora adicional de su rendimiento electrocatalítico. Aquí, para aumentar la duración de la colisión de nanopartículas individuales en la región de tunelización de electrones, se introduce una difusión obstaculizada cerca de la pared mejorada en el proceso de colisión estocástica mediante el acoplamiento de un ultramicroelectrodo de Au con un microcanal confinado. El atrapamiento hidrodinámico confinado en el microcanal permite efectivamente la activación de la reacción de evolución de hidrógeno en las nanopartículas de paladio individuales. Crédito: Diario chino de catálisis (2022). DOI: 10.1016/S1872-2067(21)64034-2

Las colisiones de nanopartículas (NP) individuales han permitido la medición de reacciones electrocatalíticas en NP individuales mediante la corriente amplificada por nanoconfinamiento. Recientemente, se ha demostrado que la actividad electrocatalítica de NP individuales se mejora mediante la electroquímica de colisión estocástica, porque la buena dispersión alivia la agregación, desactivación y desprendimiento de los nanoelectrocatalizadores adheridos a la superficie del electrodo. Sin embargo, todavía existe una necesidad apremiante de aumentar aún más el rendimiento electrocatalítico de las NP individuales.

En el nivel más fundamental, la reacción electroquímica solo puede desencadenarse cuando los NP individuales alcanzan la distancia de tunelización. Por lo tanto, aumentar el período de colisión de NP individuales en la región de tunelización debería contribuir a la mejora de la eficiencia electrocatalítica.

Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Yi-Tao Long de la Universidad de Nanjing, China, informa sobre el uso de un microcanal confinado para controlar el movimiento dinámico de NP de Pd individuales, con el objetivo de construir una plataforma para aumentar el período de colisión de Pd individuales. NPs en la región de tunelización. Las colisiones individuales de Pd NP sirven como un sistema modelo que podría usarse para investigar fácilmente catalizadores de alto rendimiento para la reacción de evolución de hidrógeno (HER).

Muestran que la carga integrada asociada con el HER en el canal confinado alcanza el doble que la basada en colisiones convencionales de un solo NP debido al efecto de captura hidrodinámico mejorado. Los resultados fueron publicados en Diario chino de catálisis.

El microcanal primero se moldea en PDMS, luego se une a un portaobjetos de vidrio que soporta un UME de Au, luego de realizar mediciones electroquímicas de colisión estocástica. Vale la pena señalar que la duración de la colisión de los NP de Pd que utilizan el microcanal confinado es más larga que la del UME convencional. La difusión obstaculizada cerca de la pared sería significativa cuando las NP se dispersan en un microcanal confinado, lo que indica que la difusión de NP individuales se ve obstaculizada por la adsorción hidrodinámica adicional.

En consecuencia, el efecto de difusión obstaculizado cerca de la pared podría confinar a los NP de Pd individuales dinámicos en la región de túneles donde posiblemente se produce el HER. Además, se amplía el tiempo de reacción durante una colisión.

Las colisiones individuales de Pd NP con el Au UME basado en microcanales se realizaron en diferentes sobrepotenciales aplicados para demostrar aún más el efecto de una duración de colisión extendida en la cinética de HER. De acuerdo con la información sobre las características electroquímicas de los NP de Pd para HER en el sistema de conjunto, se demuestra que las señales de corriente resueltas en el tiempo se generan por el desplazamiento de carga en la doble capa del UME de Au debido al movimiento dinámico de los NP de Pd individuales. , desorción de bajo potencial de hidrógeno y HER en NP de Pd individuales, respectivamente.

Más información:
Si-Min Lu et al, Colisiones mejoradas de nanopartículas individuales para la reacción de evolución de hidrógeno en un microcanal confinado, Diario chino de catálisis (2022). DOI: 10.1016/S1872-2067(21)64034-2

Proporcionado por la Academia de Ciencias de China


Citación: Colisiones de nanopartículas individuales mejoradas para la reacción de evolución del hidrógeno en un microcanal confinado (8 de noviembre de 2022) recuperado el 8 de noviembre de 2022 de https://phys.org/news/2022-11-single-nanoparticle-collisions-hydrogen-evolution- reacción.html

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