Par atómico de Ni-Cu acoplado casi covalentemente para la electrorreducción sinérgica de CO2

Área de la Ciencia:

• La electrocatálisis
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• El desarrollo de electrocatalizadores eficientes para la reducción de CO2 es vital para la conversión industrial de CO2 y los sistemas de circuito cerrado de carbono.
• Comprender los sitios activos a nivel molecular es clave para el diseño racional del catalizador.

Objetivo del estudio:

• Diseñar e investigar una nueva configuración de pares atómicos Ni-Cu para mejorar el rendimiento de la reacción de reducción de CO2 (CO2RR).
• Aclarar el mecanismo detrás de la mejora de la actividad catalítica y la selectividad.

Principales métodos:

• Evaluación teórica y modelado computacional.
• Caracterizaciones sistemáticas de materiales (por ejemplo, espectroscopia de estructura fina de absorción de rayos X operando).
• Pruebas de rendimiento electroquímico.

Principales resultados:

• El catalizador de pares atómicos Ni-Cu exhibe una frecuencia de rotación récord (20,695 h-1 a -0,6 V) y una eficiencia Faradaic del 97,7% para la producción de CO.
• La incorporación de Cu desplaza la energía orbital de Ni 3d, acelerando el paso de formación de COOH.
• El catalizador muestra una actividad de reacción de evolución de hidrógeno suprimida debido a las propiedades intrínsecas de Cu.

Conclusiones:

• El catalizador Ni/Cu-N-C desarrollado demuestra una excelente actividad y selectividad para el CO2RR.
• El par atómico Ni-Cu exhibe un efecto sinérgico, mejorando la conversión de CO2.
• Este trabajo proporciona información sobre el diseño de catalizadores para tecnologías de circuito de carbono artificial.