Modulación de la conversión electrocatalítica de CO2 a la vía orgánica por la dimensión del sitio catalítico

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica del dióxido de carbono (CO2) ofrece una vía sostenible para la producción de valiosos productos químicos orgánicos.
• La mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero es un desafío global crítico, que impulsa la investigación en tecnologías de utilización de CO2.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de las dimensiones del sitio activo de estaño (Sn) en la electrorreducción del dióxido de carbono.
• Desarrollar electrocatalizadores altamente selectivos y eficientes para la conversión de CO2 en acetato, etanol y formato.

Principales métodos:

• Síntesis de electrocatalizadores de Sn soportados por carbono con diferentes tamaños de estaño (átomo único, racimos, nanocristalitos).
• Caracterización electroquímica que incluye la eficiencia Faradaic (FE) y las mediciones del potencial de inicio.
• Modelado computacional y caracterización estructural para dilucidar los mecanismos de reacción.
• Estudios de efecto de isótopos cinéticos para comprender las vías de reacción.

Principales resultados:

• Se han logrado altas eficiencias Faradaicas de un solo producto para el acetato (90% @ -0,6 V), el etanol (92% @ -0,4 V) y el formato (91% @ -0,6 V).
• Se ha demostrado un rendimiento catalítico dependiente del tamaño, con una actividad óptima observada para las dimensiones específicas del sitio activo del estaño.
• Elucidado el mecanismo de conversión de CO2 utilizando una combinación de técnicas experimentales y computacionales.

Conclusiones:

• Los electrocatalizadores Sn con soporte de carbono y dimensiones controladas del sitio activo son altamente eficaces para la reducción selectiva de CO2.
• El estudio proporciona información fundamental sobre el mecanismo modulado por tamaño de la electrocatálisis de elementos de bloque p para la conversión de CO2.