Naturaleza de los sitios activos para la reducción de CO en nanopartículas de cobre; sugerencias para optimizar el...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Química computacional

Sus antecedentes:

• Las nanopartículas de cobre (NP) muestran un excelente rendimiento en la reducción electrocatalítica de CO2 y CO a productos alcohólicos.
• Los límites de grano (GB) dentro de estos PN son cruciales para su mayor actividad catalítica.

Objetivo del estudio:

• Para simular las condiciones de síntesis experimental de una nanopartícula de cobre (NP) de 10 nm.
• Identificar los sitios activos en las superficies de cobre responsables de una mayor reducción de CO2 y CO.
• Proponer una estructura de superficie de cobre mejorada para un acoplamiento C-C más eficiente.

Principales métodos:

• Se emplearon simulaciones multiscala para modelar la estructura de un NP de cobre de 10 nm.
• Predicción computacional de las energías de unión de CO en varios sitios de la superficie.
• Cálculo de las energías de formación para el intermedio *OCCOH para evaluar la actividad de acoplamiento C-C.

Principales resultados:

• Se identificaron cuatro sitios activos con una unión de CO más fuerte que la superficie del paso (211).
• Se encontraron dos sitios activos, caracterizados por sitios cuadrados de superficie poco coordinados adyacentes a fallas de apilamiento subterráneo, cruciales para el acoplamiento C-C.
• Una superficie de Cu periódica propuesta con un sitio activo similar redujo la energía de formación de *OCCOH en 0,14 eV.

Conclusiones:

• Los sitios específicos subcoordinados en los límites de los granos en las centrales nucleares de cobre son clave para su alto rendimiento en la electrorreducción de CO2 y CO.
• El modelado computacional puede predecir e identificar eficazmente los sitios activos para la catálisis.
• Los hallazgos proporcionan una vía para diseñar electrocatalizadores mejorados a base de cobre para la síntesis de alcohol.