Orden de reacción negativa para el CO durante la electrorreducción en Au

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de la superficie
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La electrorreducción de dióxido de carbono (CO2R) es un proceso clave para la producción sostenible de combustibles y productos químicos.
• La comprensión de los mecanismos de reacción, incluidos los efectos de adsorción intermedia y bloqueo del sitio, es crucial para optimizar los catalizadores de CO2R.
• El oro (Au) se investiga como un catalizador modelo, aunque su papel en los mecanismos de CO2R requiere una mayor aclaración.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de la presión parcial del monóxido de carbono (CO) en la cinética del CO2R en los electrodos Au.
• Determinar las órdenes de reacción con respecto a la presión parcial de CO en condiciones controladas por transferencia de masa.
• Para aclarar el papel de la adsorción de CO y los efectos de bloqueo del sitio en CO2R en Au.

Principales métodos:

• Utilizando una configuración de electrodo de anillo-disco (RRDE) para estudiar la electrorreducción de CO2 (CO2R) en Au.
• Utilizando el análisis cinético dependiente del potencial para determinar las órdenes de reacción.
• Realizar simulaciones de la teoría funcional de la densidad (DFT) para apoyar los hallazgos experimentales y comprender los fenómenos de adsorción.

Principales resultados:

• Orden de reacción fraccionaria negativa dependiente del potencial medido para el CO durante el CO2R en Au.
• Las órdenes de reacción observadas de CO se aproximan a -1 a altos potenciales excesivos, lo que indica una mayor adsorción de CO.
• Las simulaciones DFT confirmaron una mayor adsorción de CO y la importancia del bloqueo del sitio de CO en Au.

Conclusiones:

• Los efectos de bloqueo del sitio de CO son significativos y no pueden ignorarse para el CO2R en Au, incluso con una ligadura débil de CO.
• Estos efectos de bloqueo del sitio pueden reducir sustancialmente la actividad de CO2R y la selectividad hacia el CO.
• Los hallazgos mejoran la comprensión mecanicista del CO2R y tienen implicaciones para el modelado teórico y la evaluación del catalizador.