Vrlo brzo moramo da se oslobodimo fosila, ne samo u energetskom sektoru, već iu industriji. Ugljovodonici ili druge sirove hemikalije se u principu mogu proizvesti korišćenjem obnovljive energije i obilnih molekula kao što su voda i ugljen-dioksid uz pomoć elektrokatalitički aktivnih materijala. Ali u ovom trenutku, ti materijali katalizatora ili se sastoje od skupih i retkih materijala ili nemaju efikasnost.
Tim koji predvodi dr Prashanth V. Menezes (HZB/TU-Berlin) sada je stekao uvid u hemiju jednog od najaktivnijih katalizatora za reakciju anodne evolucije kiseonika (OER), koja je ključna reakcija za snabdevanje elektronima za reakcija evolucije vodonika (HER) u cepanju vode. Vodonik se zatim može preraditi u dalja hemijska jedinjenja, na primer, ugljovodonike. Pored toga, u direktnoj elektrokatalitičkoj redukciji ugljen-dioksida u alkohole ili ugljovodonike, OER takođe igra centralnu ulogu.
Veoma obećavajuća klasa elektrokatalizatora za OER su kobalt-gvožđe oksihidroksidi. Naučnici su analizirali seriju LiFe 1-k Co k borofosfata na BESSI II različitim tehnikama spektroskopije da bi odredili oksidaciona stanja elementa Gvožđe (Fe) u različitim konfiguracijama.
„Fe igra važnu ulogu u OER katalizatorima zasnovanim na Co. Međutim, tačan razlog za to je još uvek u debati. Većina studija pretpostavlja/meri Fe u nižim oksidacionim stanjima (+3) kao deo aktivne strukture. U našem slučaju , međutim, mogli bismo pokazati Fe u oksidacionim stanjima ≥ 4 i skraćenim razmacima veza koji nam omogućavaju bolje razumevanje katalitički aktivnih vrsta“, ističe Menezes.
Elektrokatalizatori olakšavaju prenos naelektrisanja sa supstrata (ovde voda) na elektrode, što uglavnom uključuje promenu stanja oksidacije prelaznog metala. Međutim, ove promene oksidacionog stanja su ponekad prebrze da bi se otkrile, što otežava razumevanje principa rada katalizatora, posebno kada sadrži dva potencijalno aktivna elementa.
Ovaj rad naglašava geometrijsku strukturu aktivnih mesta i redoks ponašanje dva elementa koja učestvuju (Co i Fe u ovom slučaju). Takvo razumevanje pomaže da se omogući razvoj katalizatora vođen dizajnom na molekularnom nivou. „Nadamo se da detaljan elektronski i strukturni opis može značajno doprineti poboljšanju OER katalizatora“, kaže Menezes.
