Eludir las relaciones de escala de reducción de CO2 sobre el par catalítico diatómico heteronuclear

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica de CO2 (CO2RR) es crucial para convertir el CO2 en productos valiosos.
• El rendimiento del catalizador en CO2RR está limitado por la competencia entre la activación de CO2 y la liberación del producto.
• Los catalizadores heteronucleares de doble metal ofrecen potencial para una mayor actividad de CO2RR.

Objetivo del estudio:

• Diseñar e investigar un nuevo catalizador heteronuclear Fe-Mo de doble metal para el CO2RR.
• Para aclarar el mecanismo de activación de CO2 y la liberación de CO en el catalizador.
• Mejorar el rendimiento catalítico de la reducción electroquímica de CO2 a CO.

Principales métodos:

• Fabricación de un par catalítico heteronuclear Fe1-Mo1 de dos metales en el carbono poroso ordenado.
• Técnicas espectroscópicas operando (XPS, Mössbauer, SEIRAS) para el estudio del catalizador en condiciones de reacción.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para modelar mecanismos de reacción y configuraciones de adsorción.

Principales resultados:

• El catalizador Fe1-Mo1 presenta un alto rendimiento para la reducción electroquímica de CO2 a CO.
• El CO2 se adsorbe en una configuración puente en el par Fe1-Mo1, lo que facilita la activación y la posterior hidrogenación.
• Una transición dinámica del CO2 puenteado al CO lineal en Fe1 rompe la relación de escala de CO2RR, mejorando tanto la activación como la liberación.

Conclusiones:

• El catalizador dual de Fe1-Mo1 promueve eficazmente la activación y la liberación de CO2.
• Las transiciones dinámicas de la configuración de adsorción son clave para superar las limitaciones de rendimiento en CO2RR.
• Este trabajo proporciona información sobre el diseño de catalizadores avanzados para la conversión eficiente de CO2.