Nanofilms magnéticos para la catálisis de la reacción de evolución de oxígeno

Abstract

Las nanopartículas magnéticas de ferrita de cobalto (CoFe₂O₄) presentan propiedades magnéticas y fisicoquímicas que las convierten en materiales de interés para aplicaciones en magnetismo y catálisis. El ensamblaje de estas nanopartículas en películas delgadas permite generar arquitecturas organizadas cuyas propiedades pueden depender tanto de las características individuales de las nanopartículas como de sus interacciones colectivas. En este trabajo se estudiaron nanopelículas de CoFe₂O₄ obtenidas mediante la técnica de Langmuir–Blodgett a partir de nanopartículas sintetizadas por dos métodos diferentes: descomposición térmica y autocombustión. La descomposición térmica permitió obtener nanopartículas de menor tamaño (~12 nm), mientras que mediante autocombustión se obtuvieron nanopartículas de mayor tamaño (~83 nm) y magnetización de saturación. A partir de ambas nanopartículas se construyeron nanofilms con diferentes características morfológicas y estructurales, así como propiedades magnéticas. Las nanopelículas depositadas sobre sustratos conductores fueron posteriormente evaluadas como ánodos para la reacción de evolución de oxígeno (REO), estudiando el efecto de la aplicación de campos magnéticos externos de distinta intensidad y orientación. En ausencia de campo magnético, las nanopartículas de menor tamaño dieron lugar a películas más homogéneas y a una mayor actividad electrocatalítica, en concordancia con su mejor cobertura superficial. Por otra parte, bajo un campo magnético de 130 mT se observó un incremento de la actividad electrocatalítica, particularmente para las nanopartículas de mayor tamaño, que presentan una respuesta magnética más intensa. El efecto fue máximo cuando el campo se aplicó en dirección paralela al sustrato. Este comportamiento es compatible con la contribución conjunta de procesos asociados con la polarización de espines y con modificaciones en el transporte de masa próximas a la superficie del electrodo. Los resultados muestran que el tamaño de partícula, la morfología de la nanopelícula y las propiedades magnéticas constituyen variables interrelacionadas que deben considerarse para optimizar el desempeño de electrocatalizadores magnéticos para la REO.

Keywords: Nanofilms magnéticos; Reacción de evolución de oxígeno; Ferritas de cobalto