El disolvente aprótico expone un mecanismo alterado para la electrosíntesis de etileno catalizado por cobre

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La catálisis del cobre (Cu) para la electrorreducción del monóxido de carbono (CO) es sensible a la composición del electrolito.
• En medios acuosos, la formación de productos C2 no se ve afectada en gran medida por los cambios de pH o iónicos, lo que sugiere un paso de acoplamiento C-C independiente del pH.
• Los disolventes apróticos pueden revelar nuevas vías mecanicistas al alterar la estabilización de carga interfacial.

Objetivo del estudio:

• Investigar la electrorreducción de CO en un disolvente aprótico (dimetil sulfóxido) con fenol como donante de protones.
• Explorar vías mecanicistas alternativas favorecidas por la estabilización de carga interfacial inhibida.
• Ajustar la selectividad del producto hacia productos de orden superior en la electrosíntesis de hidrocarburos.

Principales métodos:

• Reducción electroquímica del CO utilizando un catalizador de Cu policristalino.
• Se utiliza el dimetilsulfóxido (DMSO) como disolvente y el fenol como donante de protones.
• Distribución del producto y parámetros electroquímicos analizados, incluida la pendiente de Tafel y la dependencia de Nernstian.

Principales resultados:

• La electrorreducción de CO produjo principalmente productos de C2: etileno, acetato, etileno glicol y etano, con un mínimo de metano.
• Se observó una baja pendiente Tafel (27 ± 1 mV dec−1) para la formación de etileno, en contraste con los sistemas acuosos.
• Se ha demostrado la dependencia de Nernstian de la actividad de protones para la formación de etileno, lo que indica pasos de transferencia de electrones acoplados a protones cuasi equilibrados (PCET).

Conclusiones:

• El entorno del disolvente y el donante de protones influyen críticamente en el mecanismo de electrorreducción del CO.
• Los electrolitos apróticos exponen nuevas vías mecanicistas que involucran a la PCET, distintas de las de los medios acuosos.
• Esto pone de relieve nuevas estrategias para controlar la selectividad del producto en la electrosíntesis de hidrocarburos a través de la ingeniería de donantes de solventes y protones.