Aumento selectivo de la actividad de electrorreducción de CO2 en las terminaciones superficiales del límite del grano

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La identificación de las superficies activas es crucial para ajustar las propiedades catalíticas del material.
• Los límites de grano en materiales policristalinos pueden crear superficies tensas de alta energía.
• Las correlaciones anteriores entre la densidad del límite de grano y la actividad catalítica carecen de evidencia directa.

Objetivo del estudio:

• Proporcionar evidencia directa de que los límites de los granos crean superficies catalíticamente activas.
• Investigar el papel de los límites de los granos en la reducción electroquímica del dióxido de carbono y la evolución del hidrógeno.
• Para correlacionar la actividad catalítica con el campo de deformación en los límites del grano.

Principales métodos:

• Se han utilizado mediciones electroquímicas masivas.
• Se ha empleado microscopía celular electroquímica de barrido con resolución submicrométrica.
• Electrodos de oro examinados para analizar el límite del grano y la actividad superficial del grano.

Principales resultados:

• Se ha demostrado que las terminaciones superficiales del límite del grano en oro son más activas para la reducción electroquímica de dióxido de carbono (CO2) a monóxido de carbono (CO).
• Se demostró que los límites de grano no son más activos para la reacción de evolución de hidrógeno (H2) en competencia.
• Encontré que la huella catalítica de los límites de los granos se alinea con su campo de tensión inducido por la dislocación.

Conclusiones:

• Los límites de los granos actúan como sitios activos para reacciones catalíticas específicas como la reducción de CO2.
• La actividad catalítica está vinculada al campo de deformación generado por las dislocaciones en los límites de los granos.
• Esta investigación ofrece una estrategia para utilizar los efectos del límite de grano en la catálisis heterogénea.