Investigando el origen de la selectividad mejorada de C2+ en electrodos de cobre derivados de óxido/hidróxido durante...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los electrodos de cobre derivados de óxido/hidróxido muestran una alta selectividad para los productos de C2+ en la reducción electrocatalítica de CO2.
• Las razones subyacentes de esta mayor selectividad no se comprenden completamente y siguen siendo objeto de debate.

Objetivo del estudio:

• Investigar el papel de los estados de oxidación del cobre y la estructura de los electrodos en la reacción electrocatalítica de reducción de CO2 (CO2RR).
• Esclarecer el origen de la mayor selectividad de C2+ en los electrodos de cobre derivados de óxido/hidróxido.

Principales métodos:

• Preparación de dos tipos de electrodos de cobre con estados de oxidación mixtos (HQ-Cu y AN-Cu).
• Un haz de iones enfocado (FIB) para la extracción de muestras.
• Microscopía electrónica (EM) y espectroscopia de pérdida de energía electrónica (EELS) para analizar la distribución y evolución de las especies de cobre.
• Experimentos de control con electrodos pretratados.

Principales resultados:

• Todos los electrodos de cobre, independientemente de su estado inicial, se reducen a Cu0 durante la CO2RR.
• Los electrodos pretratados, totalmente reducidos a Cu0, exhibieron una selectividad C2+ aún mayor.
• Cristales de óxido/hidróxido fragmentados en granos de Cu irregulares de tamaño nano bajo potenciales negativos.
• La fragmentación creó límites de grano y expuso facetas de alto índice, facilitando el acoplamiento C-C.

Conclusiones:

• La selectividad mejorada de C2+ no se debe a estados específicos de oxidación del cobre, sino más bien a la evolución estructural del electrodo.
• La fragmentación de los precursores de óxido/hidróxido en granos de tamaño nanométrico y la exposición de facetas de alto índice son claves para mejorar el acoplamiento C-C.
• Las técnicas avanzadas de caracterización proporcionan información detallada sobre el comportamiento del electrodo durante la CO2RR.