Un descripteur structural universel unifiant activité catalytique et défauts de surface

Maîtriser la structure de surface au niveau atomique est d'une importance primordiale pour répondre simultanément aux critères de performance électrocatalytique et de stabilité requis pour le développement des piles à combustible à membrane d'échange de protons (PEMFC) à basse température. Cependant, la transposition des connaissances acquises sur des surfaces modèles étendues aux nanomatériaux reste très difficile. Une étude menée conjointement par le laboratoire SIMaP, le laboratoire LEPMI et l'Institut Néel a conduit à proposer la " distorsion de surface " comme nouveau descripteur structural capable de concilier et d'unifier des notions apparemment opposées et des observations expérimentales contradictoires en ce qui concerne la réactivité de la réaction électrocatalytique de réduction d'oxygène (ORR). Au-delà de son caractère unificateur, nous montrons que la distorsion de surface est essentielle pour rationaliser les propriétés électrocatalytiques des nanocatalyseurs PtNi/C de pointe ayant une composition atomique, une taille, une forme et un degré de défauts de surface distincts dans un environnement de cathode PEMFC simulée. Cette étude combinant théorie et expériences apporte des connaissances fondamentales et pratiques sur le rôle des défauts de surface dans l'électrocatalyse et met en évidence des stratégies pour concevoir des nanocatalyseurs ORR plus durables. Elle a été sélectionnée pour la faire la couverture du numéro de la revue Nature Materials paru le 16 juillet 2018.
 

Surface distortion as a unifying concept and descriptor in oxygen reduction reaction electrocatalysis, R. Chattot, O. Le Bacq, V. Beermann, S. Kühl, J. Herranz, S. Henning, L. Kühn, T. Asset, L. Guétaz, G. Renou, J. Drnec, P. Bordet, A. Pasturel, A. Eychmüller, T.J. Schmidt, P. Strasser, L. Dubau and F. Maillard, Nature Materials, (2018); doi: 10.1038/s41563-018-0133-2