Papel crucial de los hidroxilos de superficie en la actividad y la estabilidad en la reducción electroquímica de CO2

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los hidroxilos de superficie en los óxidos metálicos son cruciales para el rendimiento de la reacción de electrorreducción de CO2 (CO2ER).
• Comprender el papel preciso de los hidroxilos de superficie es clave para diseñar catalizadores eficientes.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de la cobertura hidróxica superficial en los catalizadores de SnOx para el CO2ER.
• Desarrollar un catalizador estable basado en Sn con una alta eficiencia Faradaic para productos carbonosos.

Principales métodos:

• Empleado SnOx como un sistema modelo.
• Se utilizó la espectroscopia de adsorción infrarroja con superficie de reflexión total atenuada in situ (ATR-SEIRAS).
• Se han realizado cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales resultados:

• Una cantidad moderada de hidroxilos superficiales mejora la adsorción de CO2 a través de la unión de hidrógeno.
• La alta cobertura de hidroxilo conduce a la autorreducción de Sn-OH, que compite con la reducción de CO2.
• Se logró un catalizador de ramificaciones de Sn estable con una eficiencia Faradaic del 93,1% para productos carbonosos.

Conclusiones:

• Se estableció una correlación cuantitativa entre la cobertura de hidroxilo superficial y la actividad de CO2ER.
• Demostró una estrategia para moderar los hidroxilos de superficie para mejorar la estabilidad y el rendimiento del catalizador.
• Los hallazgos ofrecen ideas para el diseño de otros catalizadores de óxido metálico para CO2ER.