Nanocúmulo con núcleo cúbico centrado en el cuerpo Ag₁₅Cu₆ con protección de alquinyl: síntesis, estructura total y...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los nanomateriales
• Catálisis
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los materiales nanoestructurados atómicamente precisos son cruciales para comprender las relaciones estructura-catálisis, pero son difíciles de sintetizar y caracterizar.
• Los nanocúmulos de aleación a base de cobre son catalizadores prometedores para la reducción electroquímica de CO2 (eCO2RR) debido a la abundancia de cobre y sus propiedades sintonizables.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y determinar la estructura a nivel atómico de un nuevo nanocúmulo de aleación de AgCu protegido por alquiniles.
• Evaluar el rendimiento catalítico del nanocúmulo sintetizado para la reacción electroquímica de reducción de CO2 (eCO2RR).

Principales métodos:

• Síntesis de un nanocúmulo de aleación de AgCu de 21 átomos protegido por alquinilo, [Ag15Cu6(CCR) 18 ((DPPE) 2) ].
• Difracción de rayos X de un solo cristal para la determinación de la estructura a nivel atómico.
• Evaluación electroquímica de la actividad catalítica y la estabilidad de eCO2RR.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para investigar los mecanismos catalíticos.

Principales resultados:

• El nanocúmulo sintetizado, denotado como Ag, presenta un núcleo Ag11Cu4 con una estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc), cubierta por átomos y ligandos adicionales.
• El nanocúmulo de Ag exhibió una alta actividad catalítica para eCO2RR, logrando una eficiencia faradaica de CO (FE_CO) del 91,3% a -0,81 V frente a RHE.
• El catalizador demostró una estabilidad superior, manteniendo el rendimiento durante 145 horas de funcionamiento.
• Los cálculos de DFT indicaron que los sitios de doble metal de AgCu desligados son sitios activos eficientes para la formación de CO.

Conclusiones:

• El estudio sintetizó y caracterizó con éxito un nuevo nanocúmulo de aleación de AgCu con una estructura atómica definida.
• El nanocúmulo de Ag muestra un excelente potencial como catalizador para la reducción electroquímica eficiente y estable de CO2 a CO.
• Los hallazgos proporcionan información sobre el diseño de catalizadores avanzados para la conversión de CO2.