Los sitios de Fe3+ dispersos atómicamente catalizan la electrorreducción eficiente de CO2 a CO

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los nanomateriales de oro son los electrocatalizadores más activos para la conversión de CO2 en CO.
• Los catalizadores de metales no preciosos exhiben una actividad limitada para esta reacción.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un catalizador altamente activo y rentable para la electrorreducción de CO2.
• Investigar el rendimiento de los sitios de hierro monoatómico para la conversión de CO2 en CO.

Principales métodos:

• Pruebas electroquímicas para medir la actividad catalítica y el sobrepotencial.
• Espectroscopia de absorción de rayos X para identificar los sitios activos y los estados de oxidación.
• Análisis de datos electroquímicos para comprender los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• Un catalizador con sitios de hierro de un solo átomo disperso logró la producción de CO a un exceso de potencial de 80 mV.
• La densidad de corriente parcial alcanzó 94 mA/cm2 a 340 mV de sobrepotencial.
• Los sitios activos identificados como iones Fe3+ discretos coordinados con nitrógeno pirólico en un soporte de carbono, manteniendo el estado de oxidación +3.

Conclusiones:

• Los sitios de un solo átomo de Fe3+ coordinados con átomos de N en un soporte de carbono muestran una actividad electrocatalítica superior para la conversión de CO2 en CO.
• La mayor actividad se atribuye a una adsorción más rápida de CO2 y una adsorción de CO más débil en comparación con los sitios de Fe2+.
• Este catalizador ofrece una alternativa prometedora de metales no preciosos a los catalizadores a base de oro.