Actividad Alta Específicamente por Tamaño de Nanopartículas de Ru para la Reacción de Oxidación de Hidrógeno en Electrólito Alcalino

La reacción de oxidación de hidrógeno (HOR) en electrólito alcalino se llevó a cabo en nanopartículas de Ru soportadas en carbono (Ru/C) cuyo tamaño se controló en el rango de aproximadamente 2 a 7 nm. La actividad HOR de Ru/C normalizada por el área superficial del metal mostró una dependencia en forma de volcán respecto al tamaño de las partículas, con una actividad máxima en aproximadamente 3 nm. La actividad HOR de Ru/C de aproximadamente 3 nm fue mayor que la de nanopartículas de Pt disponibles comercialmente (ca. 2 nm) soportadas en carbono. El análisis estructural de Ru/C utilizando microscopía electrónica de transmisión escaneada corregida por Cs con resolución atómica reveló el cambio estructural único de Ru/C diferente de Pt/C: la estructura de las nanopartículas de Ru cambió de una estructura similar a la amorfa por debajo de 3 nm a un nano-cristal metálico con superficie rugosa a aproximadamente 3 nm y luego a una con facetas bien definidas por encima de 3 nm, aunque Pt/C mantuvo facetas bien definidas incluso a aproximadamente 2 nm. Se propone que la generación de una estructura única observada en nanopartículas de Ru de aproximadamente 3 nm, es decir, un largo puente de átomos de superficie metálica de Ru coordinadamente insaturados en su nano-cristal, es clave para lograr una alta actividad HOR.