Ionomero de marco orgánico covalente Dirigiendo la vía de electrorreducción de CO2 en Cu a una densidad de corriente...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La electrorreducción del dióxido de carbono (CO2RR) es crucial para las soluciones energéticas sostenibles.
• Los catalizadores de cobre (Cu) son prometedores para la CO2RR, pero presentan una baja selectividad del producto.
• El desarrollo de métodos para controlar las vías de CO2RR es esencial para la producción de productos valiosos.

Objetivo del estudio:

• Para dirigir racionalmente el camino CO2RR en catalizadores de cobre.
• Mejorar la selectividad hacia productos específicos como el metano (CH4).
• Investigar el papel de los microambientes diseñados en el rendimiento de los catalizadores.

Principales métodos:

• Utilizando dos dimensiones sulfonados covalentes orgánicos basados en nanohojas (COF-NS) para modificar el microambiente alrededor de los catalizadores de Cu.
• Conducción de CO2RR en las celdas de flujo utilizando electrolitos ácidos y alcalinos.
• Caracterización del COF-NS para comprender su interacción con la superficie del catalizador y los reactivos.

Principales resultados:

• Se logra una selectividad superior al 60% hacia el metano (CH4) a una densidad de corriente total de 500 mA cm-2.
• Se ha demostrado una alta selectividad tanto en electrolitos ácidos (pH=2) como alcalinos (pH=14).
• Se identificó que el COF-NS promueve la acumulación de CO2 y K+, altera la adsorción de *CO y facilita la disociación de H2O.

Conclusiones:

• La modulación racional de las interfaces de reacción utilizando ionómeros porosos COF-NS dirige efectivamente la vía CO2RR.
• Este enfoque mejora significativamente la selectividad del metano en los catalizadores de cobre.
• Los ionómeros de marco abierto porosos muestran potencial para aplicaciones prácticas en la conversión de CO2.