Capas de cobalto atómico parcialmente oxidado para la electrorreducción de dióxido de carbono a combustible líquido

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La electrorreducción de CO2 ofrece una vía sostenible hacia los combustibles, mitigando el cambio climático.
• La activación del CO2 normalmente requiere altos potenciales excesivos, lo que dificulta su aplicación práctica.
• Las nanoestructuras metálicas derivadas de óxidos son prometedoras para la reducción eficiente de CO2.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de los óxidos nativos en la actividad electrocatalítica del cobalto para la reducción de CO2.
• Para aclarar el papel de las interfaces y defectos en la reducción de CO2.
• Desarrollar electrocatalizadores altamente activos y selectivos para la conversión de CO2.

Principales métodos:

• Fabricación de capas atómicamente delgadas de metal puro de cobalto y de dominios coexistentes de metal/óxido de cobalto.
• Evaluación electroquímica de la actividad de reducción de CO2, la selectividad y la estabilidad.
• Comparación del rendimiento catalítico entre capas atómicamente delgadas y muestras a granel.

Principales resultados:

• Las capas atómicamente delgadas de cobalto exhiben una mayor actividad intrínseca y selectividad de formación que el cobalto a granel.
• La oxidación parcial de las capas de cobalto mejora aún más el rendimiento catalítico.
• Se obtienen densidades de corriente estables de 10 mA/cm2 con una selectividad de formato del 90% a un exceso de potencial de 0,24 V.

Conclusiones:

• La adaptación de la morfología y el estado de oxidación transforma los materiales inactivos en eficientes catalizadores de electrorreducción de CO2.
• Comprender la estructura a escala atómica y la presencia de óxidos es clave para mejorar los electrocatalizadores de CO2 a base de metales.
• Se ha demostrado que es un electrocatalisador altamente eficiente y estable para la conversión de CO2.