Plasmon enhanced oxygen evolution reaction on Au decorated Ni(OH)₂ nanostructures: The role of alkaline cations solvation

Autor(es)

Germano, Lucas D. ; De Angelis, Leonardo D. ; Batista, Ana P. De Lima ; De Oliveira-Filho, Antonio G. Sampaio ; De Torresi, Susana I. Cordoba

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL; v. 363, p. 11-pg., 2024-11-13.

Resumo

Water electrolysis is widely acknowledged to be kinetically hindered by the oxygen evolution reaction (OER), which involves multiple electron transfer steps. A critical yet often overlooked factor ruling the OER rate is the intricate interplay between alkaline cations of electrolyte, reaction intermediates, and the electrocatalyst surface. This study investigates the impact of plasmonic excitation on the OER using hexagonal hybrid Ni(OH)(2)-Au nanoplates in different alkaline electrolytes. While CsOH electrolyte exhibited the highest overall OER electroactivity, LiOH presented a remarkable enhancement under plasmonic excitation. Furthermore, FTIR-RAS and calculations analysis revealed that plasmonic relaxation mechanisms accelerate the Li+ environment modification process, mimicking the electrostatic configuration of Cs+, which facilitates a stabilized interaction between the active site (Ni3+) and OER intermediates, promoting rapid O-O bond formation. Our findings suggest that manipulating the cation's vicinity through plasmonic heating is a promising strategy for enhancing OER efficiency. (AU)

• Processo FAPESP: 18/22845-6 - Nanoestruturas controladas a base de hidróxidos metálicos e metais nobres aplicadas na reação eletrocatalítica de desprendimento de oxigênio
• Beneficiário: Lucas Dias Germano
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 20/15230-5 - Centro de Pesquisa e Inovação de Gases de Efeito Estufa - RCG2I
• Beneficiário: Julio Romano Meneghini
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
• Processo FAPESP: 21/00675-4 - Arquitetura de materiais para armazenamento de energia eletroquímica e catálise
• Beneficiário: Roberto Manuel Torresi
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 22/12043-5 - Estrutura e espectroscopia de complexos metálicos da primeira série de transição: uma abordagem computacional
• Beneficiário: Ana Paula de Lima Batista
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/08007-0 - Estudo da eletrorredução de CO2 sobre nanoestruturas de Cu2O-Au assistida por plasmônica para síntese de compostos C2
• Beneficiário: Leonardo Domenico De Angelis
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 21/12793-1 - Uso de excitações plasmônicas para aprimoramento em eletrocatálise
• Beneficiário: Lucas Dias Germano
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto