Espectroscopia de rayos X de alta resolución de energía de los electrocatalizadores de nanopartículas de Cu en...

Área de la Ciencia:

• La electrocatálisis
• Ciencias de la superficie
• Química de los materiales

Sus antecedentes:

• La comprensión de los sitios activos del catalizador en condiciones de funcionamiento es crucial para la electrocatálisis.
• Las técnicas emergentes permiten el análisis de la superficie bajo capas de potencial y electrolitos aplicados.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la fluorescencia de alta resolución de energía detectada por espectroscopia de absorción de rayos X (HERFD-XAS) para obtener información mecanicista sobre la electrorreducción de CO2.
• Identificar los sitios activos para la reacción de reducción de CO2 (CO2RR) en los nanocatalizadores de cobre.

Principales métodos:

• Utilizado operando HERFD-XAS con rayos X duros para la resolución de energía subelectronvolt.
• Se emplean nanopartículas de cobre de 5 nm con una alta relación superficie/volumen.
• Seguimiento de la evolución dinámica del estado de oxidación y del número de coordinación durante la catálisis.

Principales resultados:

• Desorción del ligando y ruptura del enlace en la superficie de cobre bajo potenciales electroquímicos observados.
• Se han proporcionado pruebas claras de cambios químicos en la superficie relevantes para la CO2RR.
• Seguimiento continuo de los cambios en el estado de oxidación y la coordinación del catalizador.

Conclusiones:

• Se proponen nanogranas metálicas poco coordinadas como los sitios activos para CO2RR.
• HERFD-XAS ofrece una visión superior de la química de la superficie en comparación con XAS de rutina para reacciones electroquímicas complejas.
• Este estudio pone de relieve la importancia de la espectroscopia avanzada en la exploración del mecanismo del catalizador.