Reducción electroquímica eficiente del dióxido de carbono al acetato en nanodiamantes dopados con nitrógeno

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica del CO2 es crucial para mitigar las emisiones y producir productos químicos valiosos.
• Los métodos actuales se enfrentan a desafíos como el alto potencial excesivo, la baja eficiencia y la escasa selectividad del producto.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un electrocatalizador no metálico eficiente para la reducción de CO2.
• Mejorar la selectividad hacia productos C2 valiosos como el acetato.

Principales métodos:

• Fabricación de una serie de electrocatalizadores de nanodiamantes y barras de silicio (NDD/Si RA) dopados con N.
• Caracterización electroquímica que incluye mediciones de sobrepotencial y eficiencia Faradaic.
• Espectroscopia infrarroja in situ para elucidar las vías de reacción.

Principales resultados:

• El NDD/Si RA demostró una conversión preferente y rápida del CO2 en acetato frente al formato.
• Se ha alcanzado un potencial de inicio de -0,36 V (vs RHE) para la reducción de CO2.
• Se ha informado de una alta eficiencia Faradaic (91,2-91,8%) para la producción de acetato a -0,8 a -1,0 V.
• Especies de N-sp(3) C identificadas como sitios altamente activos para la reducción de CO2.

Conclusiones:

• NDD/Si RA es un electrocatalizador no metálico de alta eficiencia para la reducción de CO2 a acetato.
• El rendimiento del catalizador se atribuye a la supresión de la evolución del hidrógeno y el N-doping activo.
• La vía de reacción propuesta incluye productos intermedios clave como el CO2 y el (COO).