Relaciones de energía libre lineal y análisis del estado de transición de CO2 Catalizadores de reducción que llevan...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Química Física

Sus antecedentes:

• Los catalizadores moleculares utilizan grupos próticos de esfera de coordinación secundaria (SCS) y ácidos exógenos para la transferencia de protones en la reducción de CO2.
• La interacción entre el SCS y la acidez ácida exógena y su efecto sobre la cinética catalítica sigue siendo incompleta.

Objetivo del estudio:

• Investigar cómo la acidez de los SCS y los ácidos exógenos influye en la cinética de la reducción electroquímica de CO2.
• Elucidar las contribuciones mecanicistas de las fuerzas impulsoras de la transferencia de protones tanto del SCS como de los ácidos exógenos.

Principales métodos:

• Síntesis de electrocatalizadores de tetrafenilporfirina de hierro con valores de pKa de amida SCS ajustables.
• Se utilizan fenoles de variada acidez como ácidos exógenos.
• Se emplearon relaciones de energía libre lineal y análisis de Eyring para estudiar la cinética de la reacción.

Principales resultados:

• La cinética catalítica mostró una mayor sensibilidad a la acidez del SCS con ácidos exógenos más ácidos (Brønsted α: 0,820,13).
• La cinética también se volvió más sensible a la acidez ácida exógena con un aumento de la acidez SCS (Brønsted α: 0.620.32).
• El análisis de Eyring indicó un estado de transición más ordenado con una disminución de la acidez del SCS, lo que sugiere una modulación de la carga y la solvación.

Conclusiones:

• La acidez del SCS juega un papel crucial en la modulación de la acumulación de carga y la solvación en el estado de transición limitador de velocidad.
• La optimización de las barreras de activación requiere considerar el pKa tanto de los SCS como de los ácidos exógenos.
• Los hallazgos guían el diseño racional de los sistemas electrocatalíticos teniendo en cuenta a todos los participantes del relé de protones.