Electrocatalizadores de manganeso con ligandos de bipiridina voluminosos: Utilizando ácidos de Lewis para promover la reducción de dióxido de carbono a bajos potenciales excesivos

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los complejos de bipiridina de manganeso (bpy) son electrocatalizadores moleculares eficaces para la reducción de CO2.
• Se desarrolló un ligando voluminoso, 6,6'-dimesityl-2,2'-bipyridine (mesbpy), para evitar la dimerización del catalizador y reducir los potenciales de reducción.
• El catalizador Mn-mesbpy se une al CO2 a bajos potenciales, pero las velocidades rápidas requieren una mayor reducción del intermediario Mn(I) -COOH.

Objetivo del estudio:

• Investigar el uso de ácidos de Lewis, específicamente Mg2+, para mejorar la velocidad catalítica de la reducción de Mn-mesbpy de CO2.
• Para lograr una rápida reducción de CO2 a bajos potenciales excesivos, comparables a los potenciales de unión de CO2.
• Para aclarar el mecanismo catalítico facilitado por el Mg2+.

Principales métodos:

• Voltametría cíclica de concentración variable
• Espectros infrarrojos y electroquímica
• Estudios de electrólisis a granel

Principales resultados:

• La adición de Mg2+ aumentó las velocidades catalíticas en más de 10 veces a bajos sobrepotenciales (η = 0,3-0,45 V).
• La catálisis se lleva a cabo a través de una vía de desproporcionamiento reductivo: 2CO2 + 2e(-) → CO + CO3(2-).
• Alcanzó uno de los más bajos sobrepotenciales reportados para electrocatalizadores moleculares para la reducción de CO2.

Conclusiones:

• Mg ((2+) mejora significativamente la velocidad de electrorreducción de CO2 por catalizadores Mn-mesbpy a bajos sobrepotenciales.
• El mecanismo catalítico implica una desproporción reductiva, facilitada por el Mg2+.
• Este trabajo presenta un electrocatalizador molecular altamente eficiente para la conversión de CO2 a potenciales excesivos sin precedentes.