Reducción electrocatalítica dependiente del tamaño del CO2 sobre las nanopartículas Pd

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• La catálisis de la catálisis.

Sus antecedentes:

• El tamaño de las nanopartículas influye en las propiedades catalíticas.
• Comprender los efectos de tamaño en la electrorreducción de CO2 es vital para la energía renovable y la utilización del carbono.
• Las nanopartículas de paladio (Pd NPs) son catalizadores clave para la reducción de CO2.

Objetivo del estudio:

• Investigar la prominente actividad dependiente del tamaño y la selectividad de Pd NP en la electroreducción de CO2.
• Determine el tamaño óptimo de Pd NP para una producción eficiente de CO.
• Aclarar la relación entre la estructura de la superficie NP y el rendimiento catalítico.

Principales métodos:

• Experimentos de reducción electrocatalítica de CO2 con Pd NP de diferentes tamaños (2.410.3 nm).
• Cálculos de la Teoría Funcional de Densidad (DFT) para analizar los mecanismos de reacción y la energética.
• Análisis de la eficiencia Faradaic, la densidad de corriente y la frecuencia de rotación.

Principales resultados:

• La eficiencia Faradaic para la producción de CO aumentó del 5,8% (10,3 nm NPs) al 91,2% (3,7 nm NPs).
• La densidad de corriente mostró un aumento de 18,4 veces con la disminución del tamaño de NP.
• Los cálculos de DFT revelaron una mayor adsorción de CO2 y formación intermedia de COOH* en sitios de borde/esquina en comparación con los sitios de terraza.

Conclusiones:

• El tamaño de Pd NP es un factor crítico para ajustar la actividad de electrorreducción de CO2 y la selectividad.
• Los PdNP más pequeños con una mayor proporción de sitios de borde / esquina son más efectivos para la producción de CO.
• El control del tamaño de NP permite la optimización de la adsorción de CO2, la formación de intermedios y la eliminación del producto para una catálisis mejorada.