Una heteroestructura bidimensional de van der Waals con sitios de cobalto con déficit de electrones aislados hacia...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La conversión electroquímica de CO2 es crucial para la producción sostenible de combustible, pero se enfrenta a limitaciones debido a la cinética de reacción lenta y las vías complejas.
• El desarrollo de catalizadores eficientes es clave para superar estos desafíos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva heteroestructura bidimensional de van der Waals para mejorar la reducción electroquímica de CO2.
• Investigar el mecanismo catalítico y el rendimiento del material diseñado.

Principales métodos:

• Crecimiento epitaxial de una estructura orgánica covalente de metaloporfirina conjugada ultradelgada en el grafeno.
• Operando una espectroscopia de absorción de rayos X.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales resultados:

• La heteroestructura de van der Waals exhibió un fuerte acoplamiento entre capas, lo que condujo a centros metálicos con deficiencia de electrones.
• Se alcanzó un 97% de eficiencia Faradaic de CO a 8,2 mA cm-2 en una célula H, con estabilidad durante 30 h.
• Se alcanzó una selectividad de CO del 99% a 191 mA cm-2 en una célula de flujo de líquido, con una frecuencia de rotación de 50.400 h-1 a -1,15 V frente a RHE.

Conclusiones:

• El fuerte acoplamiento electrónico en las heteroestructuras de van der Waals es vital para acelerar la dinámica de conversión de CO2.
• El material desarrollado supera significativamente los marcos organometálicos existentes para la reducción de CO2.