Víctor Becerril-Estrada1, Jorge Vazquez-Arenas2, A. Méndez-Albores3, G. Trejo1 1Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ). Querétaro, México. 2Centro Mexicano para la Producción más Limpia, Instituto Politécnico Nacional, Av. Acueducto s/n, Col. La Laguna Ticomán, Ciudad de México, 07340, Mexico 3Instituto de Ciencias-ICUAP Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Puebla, México Correspondencia: vbecerril@cideteq.mx, jgvazquez@ipn.mx, alia.mendez@correo.buap.mx, gtrejo@cideteq.mx
Este estudio, evalúa la morfología, composición y propiedades electrocatalíticas de películas NiB formadas por electrodeposición y tratadas térmicamente a 520 y 650 °C. Las películas se caracterizaron por microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía de fuerza atómica (AFM), espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) y difracción de rayos X (XRD). La morfología y composición de las películas NiB se vieron afectadas por el tratamiento térmico aplicado, mostrando un aumento y disminución de las concentraciones de oxígeno y boro, respectivamente. Este comportamiento está asociado a la descomposición de Ni2B y Ni3B, y a la formación de NiO al incrementar la temperatura. El análisis XPS mostró que el porcentaje de vacancias de oxígeno formadas durante la electrodeposición de las películas NiB disminuyó después del tratamiento térmico. Se utilizaron voltamperometría, cronoamperometría e impedancia electroquímica (EIE) para evaluar la actividad electrocatalítica de las películas NiB en la reacción de evolución de oxígeno (REO). Las películas NiB sin tratamiento térmico presentaron el potencial de inicio más bajo para la REO (1.47 V vs. ERH), sobrepotencial (400 mV), pendiente de Tafel (68 mV dec?1) y resistencia de transferencia de carga (2.4 ?). Estos resultados revelan que el electrocatalizador NiB sin tratamiento térmico presenta un desempeño similar o superior a otros electrocatalizadores reportados en la literatura. Por el contrario, la cinética de REO del electrocatalizador NiB disminuye después del tratamiento térmico a 520 o 650 °C, debido a las descomposiciones de Ni2B y Ni3B, la formación de NiO y disminución del porcentaje de vacancias de oxígeno.
Películas delgadas NiB, Electrocatálisis, Reacción de evolución de oxígeno.
In this study, we evaluate the textural properties, elemental composition, and electrocatalytic properties of NiB films formed by electrodeposition and thermal treatment at 520 and 650 °C. The NiB films were characterized by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD). The morphology and composition of the NiB films were affected by the applied thermal treatment, showing an increase and decrease in oxygen and boron concentrations in the coatings, respectively. This behavior is associated with the decomposition of the Ni2B and Ni3B intermetallic compounds, as well as the formation of NiO with increasing temperature. In addition, the XPS analysis showed that the percentage of oxygen vacancies formed during the electrodeposition of the NiB films decreased after the thermal treatment of the samples. Voltammetry, chronoamperometry, and electrochemical impedance (EIS) were used to evaluate the electrocatalytic activity of the NiB films towards the oxygen evolution reaction (OER). NiB films without thermal treatment showed the lowest onset potential for the OER (1.47 V vs. RHE), overpotential (400 mV), Tafel slope (68 mV dec?1), and charge transfer resistance (2.4 ?). This finding reveals that the NiB electrocatalyst without thermal treatment presents similar or superior performance to other electrocatalysts reported in the literature. While the OER kinetics of the NiB electrocatalyst decreases after heat treating at 520 or 650 °C, due to the Ni2B and Ni3B decompositions, NiO formation and decrease in the percentage of oxygen vacancies.
NiB films, Electrocatalyst, Oxygen evolution reaction.