Trasplantar sitios activos de oro en nanocúmulos de metales no preciosos para una eficiente reducción de CO2 a CO

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reducción electrocatalítica de CO2 (CO2RR) es crucial para la química sostenible.
• Las superficies de oro (Au) facilitan la CO2RR, pero sufren una baja actividad de masa debido a los átomos subutilizados.
• Los nanocúmulos de níquel (Ni) son catalizadores conocidos, pero carecen de selectividad para el CO2RR.

Objetivo del estudio:

• Diseñar un electrocatalizador eficiente con una mayor actividad de masa para el CO2RR.
• Para investigar el papel del trasplante de oro a nivel atómico en nanocúmulos de níquel.
• Comprender el origen de la selectividad en el catalizador de nanocúmulo modificado.

Principales métodos:

• Transplante a nivel atómico de los sitios activos de Au en nanocúmulos de Ni4.
• Pruebas de rendimiento electrocatalítico para la reducción de CO2.
• Estudios operativos y teóricos para elucidar los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• El Ni4 NC producía exclusivamente H2, mientras que el Ni4 NC trasplantado producía selectivamente CO sobre H2.
• Se identificaron los sitios Au en el CN trasplantado como los sitios activos para la electrorreducción de CO2 a CO.
• El CN trasplantado Au demostró una alta frecuencia de rotación (206 molCO/molNC/s) y una actividad de masa (25.228 A/gAu) a 0,32 V.
• Se observó una excelente durabilidad para el CO2RR durante 25 horas.

Conclusiones:

• El trasplante a nivel atómico de Au en Ni4 NC crea electrocatalizadores altamente activos y selectivos para el CO2RR.
• Los sitios Ni están bloqueados por los intermediarios de CO, mientras que los sitios Au facilitan la conversión de CO2 a CO.
• Esta estrategia mejora significativamente la actividad de masa y la durabilidad para la reducción de CO2 a CO.