Limitaciones a nanoscale en electrocatalizadores de óxidos metálicos para la evolución del oxígeno

Los óxidos metálicos son candidatos atractivos para electrocatalizadores de bajo costo y abundantes en la tierra. Sin embargo, debido a su naturaleza aislante, su aplicación generalizada ha sido limitada. La nanostructuración permite el uso de materiales aislantes al habilitar el túnel como un posible mecanismo de transporte de carga. Demostramos esto utilizando TiO2 como un sistema modelo, identificando un grosor crítico, basado en análisis teóricos, de aproximadamente ∼4 nm para el túnel a una densidad de corriente de ∼1 mA/cm(2). Esto se corrobora mediante mediciones electroquímicas en películas delgadas conformes sintetizadas utilizando deposición de capas atómicas (ALD) que identifican un grosor crítico similar. Generalizamos el análisis teórico derivando una relación entre el grosor crítico y la ubicación del máximo de la banda de valencia en relación con el potencial límite del proceso superficial electroquímico. El grosor crítico establece el tamaño óptimo del electrocatalizador de óxido nanoparticulado y esto proporciona un requisito importante de nanostructuración para el diseño de electrocatalizadores de óxido metálico.