Estado de oxidación y reconstrucción de la superficie de Cu bajo CO2 Condiciones de reducción de la caracterización...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Ciencias de la superficie

Sus antecedentes:

• Los catalizadores a base de cobre son cruciales para la reacción electroquímica de reducción de dióxido de carbono (CO2RR), que permite la conversión de CO2 en productos valiosos de múltiples carbonos utilizando energía renovable.
• El estado químico y estructural preciso de las superficies del catalizador de cobre durante la CO2RR no se comprende bien, lo que dificulta la optimización del catalizador.

Objetivo del estudio:

• Investigar la evolución estructural de las superficies de los electrodos de cobre policristalinos en condiciones "in situ" durante el CO2RR.
• Para aclarar los cambios dinámicos en la región cercana a la superficie de los catalizadores de cobre relevantes para el rendimiento del CO2RR.

Principales métodos:

• Se utilizó una combinación de espectroscopia de absorción de rayos X de incidencia de pastoreo in situ (GIXAS) y difracción de rayos X de incidencia de pastoreo (GIXRD) para sondear la superficie del catalizador.
• Técnicas electroquímicas aplicadas para controlar y vigilar las condiciones de reacción y los potenciales aplicados.

Principales resultados:

• La capa de óxido superficial en los electrodos de cobre se reduce completamente a cobre metálico antes del potencial de inicio de la CO2RR.
• El catalizador de cobre mantiene su estado metálico en todo el rango de potenciales relevante para la RCO2.
• La reconstrucción preferente de la superficie hacia (100) facetas se produce en presencia de CO2, con una mayor reconstrucción en potenciales más negativos.
• La reconstrucción de superficie observada es persistente incluso después de volver a potenciales más positivos.

Conclusiones:

• La superficie de los electrocatalizadores de cobre es altamente dinámica durante la CO2RR, experimentando cambios estructurales significativos.
• La comprensión de estas dinámicas superficiales "in situ" es fundamental para el diseño y la optimización de catalizadores a base de cobre para una eficiencia de CO2RR.
• El estudio hace hincapié en la necesidad de técnicas de caracterización "in situ" para obtener información precisa sobre los procesos electrocatalíticos.