Especificación de las superficies de Cu durante la reacción electroquímica de reducción de CO

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La catálisis del cobre (Cu) es crucial para la mejora electrocatalítica del dióxido de carbono (CO2) y el monóxido de carbono (CO) en productos valiosos, lo que ayuda a mitigar el cambio climático.
• Comprender la química superficial de los catalizadores de Cu en condiciones de reacción es vital para optimizar su rendimiento.
• A pesar de la investigación, la especiación exacta de la superficie en diferentes superficies de Cu durante la reducción de CO sigue siendo objeto de debate.

Objetivo del estudio:

• Investigar la especiación superficial de varias superficies de Cu bajo condiciones de reacción de reducción de CO.
• Para correlacionar la especiación superficial con el estado de oxidación inicial de la superficie de Cu.
• Determinar el papel de las especies de superficie identificadas en la formación de oxigenados C2+.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia de Raman mejorada en superficie in situ (SERS) para analizar cuatro superficies comunes de Cu: lámina de Cu, micro/nanopartículas de Cu, película de Cu depositada electroquímicamente y Cu derivado de óxido.
• Se realizaron mediciones electroquímicas en potenciales relevantes para la reacción de reducción de CO en un electrolito alcalino.
• La reactividad y los datos espectroscópicos se combinaron para interpretar los resultados.

Principales resultados:

• Se observaron múltiples especies de óxido e hidróxido en todas las superficies de Cu probadas en potenciales negativos.
• Se identificaron patrones de especiación de superficie distintos entre la lámina de Cu y las superficies de Cu micro/nanoestructuradas.
• Se encontró que la especiación superficial se correlacionaba con el grado inicial de oxidación de la superficie de Cu.

Conclusiones:

• El estudio proporciona información sobre la química de la superficie de diferentes catalizadores de Cu durante la electrorreducción de CO.
• El estado de oxidación inicial de la superficie de Cu influye significativamente en su especiación en condiciones de reacción.
• Es poco probable que las especies superficiales que contienen oxígeno identificadas por SERS sean los intermediarios activos para la formación de oxígeno C2+ en la reacción de reducción de CO.