Sub-1 nm Cu2 para la reducción electroquímica y la relación estado-actividad de valencia

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los electrocatalizadores a base de cobre (a base de Cu) son cruciales para la reacción de reducción de dióxido de carbono (CO2RR) a los productos de C2+.
• Comprender el papel de los estados de oxidación del cobre es clave para optimizar el rendimiento y la estabilidad del catalizador.

Objetivo del estudio:

• Investigar la relación entre los estados de oxidación del cobre y la actividad catalítica en CO2RR.
• Diseñar y sintetizar nuevos electrocatalizadores basados en Cu con mayor selectividad para productos de C2+.

Principales métodos:

• Síntesis de tres electrocatalizadores basados en Cu con diferentes estados de oxidación.
• Evaluación del rendimiento electrocatalítico para el CO2RR.
• Espectroscopia de Raman in situ y cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales resultados:

• Las nanohojas ultrafinas de Cu2O (0.9 nm) lograron una alta eficiencia de C2 + Faraday (FE_C) de ~ 81%, un aumento del 37% con respecto a CuO.
• La estructura de la hoja nano 2D y las vacantes de oxígeno estabilizaron el estado de oxidación del cobre.
• Cu+ fue identificado como el estado de oxidación óptimo para la adsorción de CO y el acoplamiento C-C en CO2RR.

Conclusiones:

• La estructura ultrafina de la lámina de Cu2O 2D es altamente efectiva para la CO2RR hacia los productos de C2+.
• El estado de oxidación del cobre, particularmente el Cu+, juega un papel crítico en la mejora de la selectividad de la CO2RR.
• Esta investigación ofrece un catalizador prometedor para la conversión eficiente de CO2.