Influencia de los cationes en la formación de HCOOH y CO durante la reducción de CO2 en un electrodo Pd

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de la superficie
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica de CO2 (CO2RR) es crucial para la producción química sostenible.
• La comprensión de los efectos catiónicos en los catalizadores CO2RR es vital para optimizar el rendimiento.
• Las aleaciones de Palladio-Platino (Pd-Pt) son electrocatalizadores prometedores para el CO2RR.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de los cationes en la formación de HCOOH y CO durante la CO2RR en PdMLPt{111).
• Elucidar los mecanismos por los que los cationes afectan la activación y la estabilización intermedias del CO2.
• Evaluar el impacto de la concentración de cationes en la actividad y la selectividad del catalizador.

Principales métodos:

• Mediciones electroquímicas en electrolitos de pH 3 con diferentes concentraciones de cationes.
• Simulaciones de la teoría funcional de la densidad (DFT) para modelar las interacciones catión-superficie.
• Análisis de las vías de formación de HCOOH y CO y de la energía.

Principales resultados:

• Los cationes disminuyen el potencial de inicio de la formación de HCOOH y CO.
• El efecto catión es más pronunciado para la producción de HCOOH que para la producción de CO.
• Las simulaciones de DFT revelan que los cationes facilitan la formación de hidruro y la activación de CO2 a través de la polarización electrónica y la estabilización de *CO2.
• Los campos eléctricos inducidos por cationes contrarrestan las limitaciones de la función de trabajo, manteniendo la producción de HCOOH a potenciales leves.
• La alta cobertura de CO en potenciales muy negativos inhibe la formación de hidritos, bloqueando la vía HCOOH.

Conclusiones:

• Los cationes mejoran significativamente la actividad y la selectividad de la CO2RR en los catalizadores Pd-Pt.
• El mecanismo incluye efectos electrónicos y estabilización de los intermedios clave.
• La optimización de la elección y concentración de cationes es fundamental para una CO2RR eficiente.
• Este estudio proporciona un marco para la comprensión de los efectos catiónicos en la catálisis CO2RR.