Catalizadores atómicos de indio para la conmutación de productos de electrorreducción del formato al CO

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica del dióxido de carbono (CO2) es crucial para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero y satisfacer la demanda de energía.
• El desarrollo de catalizadores eficientes para la conversión selectiva de CO2 en productos químicos y combustibles valiosos es un área de investigación clave.

Objetivo del estudio:

• Investigar el uso de catalizadores atómicos de indio anclados en carbono dopado con nitrógeno (InA/NC) para la electroreducción de CO2 a monóxido de carbono (CO).
• Para lograr una alta selectividad y eficiencia en la conversión de CO2, que difiera de los materiales convencionales a base de indio.

Principales métodos:

• Síntesis de catalizadores atómicos de indio en carbono dopado con nitrógeno (InA/NC) mediante pirólisis de estructuras orgánicas metálicas (MOF) basadas en indio y dicyandiamida.
• Caracterización electroquímica en una mezcla de líquido iónico y electrolito de acetonitrilo.
• Análisis del rendimiento catalítico, incluida la eficiencia faradaica (FE), la densidad de corriente y la frecuencia de rotación (TOF).

Principales resultados:

• InA/NC demostró un rendimiento sobresaliente para la producción selectiva de CO, logrando un FE del 97,2% para CO y una densidad de corriente total de 39,4 mA cm-2.
• El catalizador exhibió una alta frecuencia de rotación (TOF) de aproximadamente 40.000 h-1, una de las más altas reportadas para la producción de CO.
• El catalizador InA/NC mostró una notable estabilidad y propiedades electroquímicas superiores, incluida una mayor capacitancia de doble capa y capacidad de adsorción de CO2.

Conclusiones:

• El sitio In-N en InA/NC es crítico para promover la formación de CO y suprimir la producción de formato, lo que lleva a una alta selectividad de CO.
• La mayor actividad del catalizador se atribuye a su mejor capacidad de doble capa, adsorción de CO2 y resistencia a la transferencia de carga.
• Este estudio presenta un catalizador de indio atómico altamente eficiente para la reducción electroquímica selectiva de CO2 a CO, que ofrece una vía sostenible para la utilización de CO2.