Probando la dinámica de la activación de bajo sobrepotencial de CO2 a CO en electrodos de cobre con espectroscopia...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Química de las superficies

Sus antecedentes:

• Los electrodos de cobre derivados del óxido mejoran la CO2RR para sustancias químicas valiosas.
• La comprensión de la reestructuración de electrodos durante el CO2RR es crucial pero incompleta.
• La interacción entre la reestructuración dinámica y el rendimiento de los electrodos necesita ser aclarada.

Objetivo del estudio:

• Investigar la reestructuración dinámica de los electrodos de cobre (óxido) durante la CO2RR.
• Para estudiar la adsorción de los intermedios de reacción mediante espectroscopia de Raman mejorada por superficie con resolución temporal (TR-SERS).
• Para correlacionar los datos electroquímicos con las características espectrales para obtener información mecanicista.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia Raman mejorada por superficie con resolución de tiempo (TR-SERS).
• Se utiliza la voltametría cíclica (CV) y la electrólisis pulsada (PE) para el control electroquímico.
• Datos electroquímicos acoplados con el análisis espectral TR-SERS.

Principales resultados:

• La activación de CO2 a CO se observa durante el PE a bajos sobrepotenciales (-0,35 V_RHE) con una eficiencia Faradaic del 10%.
• Los intermedios estocásticos de CO predominan inmediatamente después de la aparición del sesgo catódico en el PE.
• Los bajos sobrepotenciales prolongados suprimieron los intermediarios de CO; el sesgo más alto (-0,55 V_RHE) formó intermediarios de CO estáticos.

Conclusiones:

• La activación de CO2 a CO de bajo sobrepotencial se atribuye a la exposición a la faceta Cu{111), a las superficies parcialmente oxidadas y a los intermedios cobre-carbonato-hidróxido.
• La reestructuración dinámica y los intermediarios de superficie influyen significativamente en la actividad y la selectividad de la CO2RR.
• El TR-SERS combinado con la electroquímica aclara eficazmente los mecanismos de CO2RR.