CoFe Prussian blue coordination compounds incorporating metallopolymers: Investigation of electrocatalytic water oxidation activities

Enerji kaynağı olarak sadece su ve güneş ışığına bağlı olan hidrojen ekonomisinin, karbon bağımlı ekonomiye alternatif olarak geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Hidrojen enerjisini günlük hayatımıza sunacak teknolojinin gelişmesi için, suyu parçalamakta rol alacak verimli bir su oksitleyen katalizöre gerek vardır. Hem asidik, hemde nötr ortamlarda dayanıklılık ve sağlamlıkları nedeniyle, Co-Fe prusya mavisi analogları heterojen su oksitleyen katalizörler olarak son zamanlarda incelenmektedir. Hekzasiyanoferrat merkezli Co-Fe PB koordinasyon polimerinin, düşük yüzey konsantrasyonlarından dolayı düşük akım yoğunluğuna sahip olmaları, başlıca dezavantajıdır ve bu problem aşmak için yeni bir sentez yöntemi geliştirmek gerekmektedir. İyi bilinen pentasiyanoferrat kimyasının yardımıyla, amorf Co-Fe PB analoglarının hazırlanması ve pentasiyanoferrat bazlı metalpolimerlerin sentezlenmesi, düşük yüzey konsantrasyonu sorununun üstesinden gelinmesi için mümkündür. Bu tezde sunulan çalışma, P4VP polimerinin, pentasiyanoferrat komplekslerine substrat olarak bağlanıp, Co-Fe kristal parçacıklarının büyümesini bir dereceye kadar engellemesi için surfaktan olarak kullanılmasıyla yüzey konsantrasyonunun geliştirilmesi üzerine odaklanmaktadır. Yüzey konsantrasyonu yaklaşık 7 kat artırılmış ve bu artış katalitik aktivitede de artışa neden olmuştur. 1 mA./cm-2 akım yoğunluğu, daha önce çalışılmış PB analoglarıyla daha yüksek aşırı potansiyellerde (>600 mV) elde edilirken, aynı akım yoğunluğu değeri sadece η = 510 mV aşırı potansiyelde elde edilmiştir. Elektrotların kararlılıklarını incelemek için, elektrokatalitik aktivasyonlarının öncesinde ve sonrasında IR ve EDX analizleri yapılmıştır. Çalışmaların sonuçları, zengin ve çeşitli pentasiyanoferrat kimyasının, Co-Fe PB analoglarını heterojen su oksidasyon katalizör uygulamalarında potansiyel aday yaptığını göstermektedir.