Il platino è probabilmente il materiale elettrocatalizzatore più importante, non solo perché è il miglior catalizzatore a elemento singolo in una varietà di importanti reazioni elettrocatalitiche, ma anche per la sua stabilità relativamente elevata. Però, nell'ambiente corrosivo dei veri e propri sistemi di elettrocatalisi, come le celle a combustibile, anche il platino può degradarsi strutturalmente. Inoltre, la presenza di specie fortemente adsorbenti, in particolare monossido di carbonio (CO), può aumentare notevolmente questi effetti di degrado.

Un team guidato dal Prof. Chen Yanxia della University of Science and Technology of China (USTC) del CAS, in collaborazione con il Prof. Olaf Magnuseen, hanno riportato osservazioni video-STM in situ di ulteriori difetti puntuali in presenza di questo strato di CO dinamico. Le osservazioni STM presentate in questo lavoro forniscono approfondimenti diretti sul loro comportamento dinamico e sui meccanismi di formazione. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in Comunicazioni chimiche il 17 giugno.

È noto che la CO adsorbita interagisce con gli elettrodi di Pt, provocando un rilassamento degli atomi di superficie di Pt e un indebolimento del legame Pt-Pt. Gli studi di microscopia a effetto tunnel a scansione in situ (STM) di Pt(111) in presenza di CO disciolta hanno scoperto che inizialmente disordinati sono stati trasformati in passaggi perfettamente rettilinei (111) da potenziali cicli nel regime di ossidazione della CO. La CO può aumentare la mobilità superficiale del Pt durante l'ossidazione della CO, che può ridurre la quantità di siti poco coordinati disponibili, portando ad una ristrutturazione delle fasi Pt.

Nel precedente lavoro del team, hanno studiato la dinamica strutturale su scala atomica degli adlayer di CO su elettrodi di Pt(111) in CO-saturo 0.1 M H ₂ COSÌ ₄ utilizzando la microscopia a effetto tunnel a scansione video-rate in situ (STM) e la teoria del funzionale della densità (DFT).

Nel lavoro recente, i loro risultati video-STM di Pt(111) in CO-saturato 0,1 M H ₂ COSÌ ₄ rivelato difetti specifici all'interno dell'apparente (1 × 1)-CO adlayer, che assegniamo ai posti vacanti nello strato Pt più in alto. La presenza di questi posti vacanti di Pt e le fluttuazioni osservate ai gradini di Pt mostrano che anche in condizioni molto favorevoli, cioè., per la superficie dell'elettrodo Pt(111) particolarmente stabile nel regime di preossidazione con CO, la presenza di CO può indurre un certo degrado strutturale.

Così, La CO può influenzare la stabilità degli elettrocatalizzatori di Pt già a potenziali fino a 0,30 VAg/AgCl, che per esempio può essere rilevante nelle celle a combustibile a metanolo diretto. I dati su scala atomica ottenuti da video-STM forniscono approfondimenti fondamentali sulle relazioni struttura-attività e struttura-stabilità, che possono contribuire alla progettazione basata sulla conoscenza di migliori elettrocatalizzatori al Pt.

Inoltre, i loro risultati mostrano che per sistemi adatti la dinamica dei difetti del punto dell'elettrodo individuale, come posti vacanti, può essere direttamente studiato in ambiente elettrochimico.

Il comportamento dinamico osservato suggerisce una complessa interazione tra CO adsorbito e vacanze superficiali che dovrebbe anche influenzare la reattività elettrochimica di CO e deve essere esplorato in futuri studi sperimentali e teorici.