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Jul 15, 2023

Una porfirina de cobalto (II) con un imidazol unido para una reducción eficiente del oxígeno y una electrocatálisis de evolución.

10 de noviembre de 2022 por Academia de Ciencias de China Recientemente, Rui Cao y Weiqiang Zhang de la Universidad Normal de Shaanxi, Shunichi Fukuzumi y Wonwoo Nam de la Universidad de Mujeres Ewha y otros publicaron un

10 de noviembre de 2022

por la Academia China de Ciencias

Recientemente, Rui Cao y Weiqiang Zhang de la Universidad Normal de Shaanxi, Shunichi Fukuzumi y Wonwoo Nam de la Universidad de Mujeres Ewha, y otros publicaron una carta titulada "Una porfirina de cobalto (II) con un imidazol atado para una reducción eficiente del oxígeno y una electrocatálisis de evolución" en el Journal de Química Energética.

Las reacciones electrocatalíticas de reducción y evolución de oxígeno se emplean en diversas pilas de combustible, baterías de metal-aire y dispositivos de división de agua. El uso a gran escala de metales nobles y sus complejos en aplicaciones industriales está limitado por su baja abundancia en la tierra y su alto costo. Sin embargo, recientemente se han identificado varios complejos de metales de transición de primera fila como electrocatalizadores activos para la reacción de reducción de oxígeno (ORR) y la reacción de evolución de oxígeno (OER). Sin embargo, pocos de estos catalizadores son eficientes tanto para ORR como para OER en las mismas condiciones, lo cual es crucial para su uso en baterías recargables de metal-aire.

Las coporfirinas también han sido ampliamente estudiadas como catalizadores para la reducción de O2. Además de la ORR, se ha demostrado que las coporfirinas son electrocatalizadores REA eficientes. A pesar de estos logros, todavía es necesario el desarrollo de Coporfirinas con alta actividad y estabilidad tanto para las reacciones electrocatalíticas de reducción como de evolución de oxígeno en las mismas condiciones.

En las citocromo c oxidasas (CcO), las porfirinas de Fe con un grupo histidina imidazol axial catalizan la reducción selectiva de O2 a agua. El grupo imidazol axial aumenta la densidad electrónica del Fe, mejorando así la unión de O2 y la activación en el centro de Fe a través de un "efecto de empuje" electrónico (Fig. 1a).

Inspirándose en la naturaleza, los autores informan una Co porfirina, 1, con un grupo imidazol añadido a la columna vertebral de la porfirina para la unión axial de Co como un electrocatalizador bifuncional activo para las reacciones de reducción y evolución de oxígeno (Fig.1b). Además, se empleó 1 como catalizador del electrodo de aire utilizado para ensamblar baterías de Zn-aire.

Las baterías de Zn-aire resultantes mostraron un rendimiento comparable al de las fabricadas con materiales comerciales de Pt/C e Ir/C. Este trabajo es importante para subrayar el importante papel de los ligandos axiales en la mejora de la ORR y la OER, así como para mostrar las aplicaciones potenciales de los catalizadores moleculares en tecnologías de almacenamiento y conversión de energía basadas en electrocatálisis.

Más información: Xialiang Li et al, Una porfirina de cobalto (II) con un imidazol unido para una reducción eficiente del oxígeno y una electrocatálisis de evolución, Journal of Energy Chemistry (2022). DOI: 10.1016/j.jechem.2022.10.010

Proporcionado por la Academia China de Ciencias