La adsorción específica de los cationes alcalinos mejora el acoplamiento CO-CO en la electrorreducción CO2

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Química computacional

Sus antecedentes:

• Los cationes electrolitos influyen en la reducción electroquímica de CO2 (eCO2R) para los productos multicarbónicos.
• El mecanismo de los efectos catiónicos en el acoplamiento C-C en eCO2R no se comprende completamente.

Objetivo del estudio:

• Investigar el papel de los iones de potasio (K+) en el mecanismo de acoplamiento C-C durante eCO2R en superficies de cobre.
• Aclarar el origen del efecto catiónico sobre la selectividad de la reacción.

Principales métodos:

• Simulaciones de dinámica molecular inicial con potencial constante (AIMD).
• Análisis de la estructura electrónica.
• Validación experimental mediante el uso de bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB).

Principales resultados:

• K+ se adsorbe específicamente cerca de los intermedios *CO en las superficies de Cu, mejorando la cinética de acoplamiento C-C.
• La adsorción específica de K + reduce las barreras de acoplamiento en ~ 0,20 eV a través de la redistribución de la carga.
• Cu ((100) con K+ muestra una alta selectividad de acoplamiento *CO-*CO.
• La supresión experimental de la adsorción de K+ reduce drásticamente la selectividad del producto C2.

Conclusiones:

• La adsorción específica de K+ es crucial para mejorar el acoplamiento C-C y la selectividad del producto C2+ en eCO2R.
• El ajuste de la adsorción catiónica interfacial ofrece una estrategia para mejorar la eficiencia de eCO2R.
• La promoción de la adsorción específica de K+, por ejemplo, a través del confinamiento o los potenciales pulsados, puede mejorar el acoplamiento C-C.