Ingeniería de líquidos iónicos hidrofóbicos para revertir la configuración intermedia de CO hacia productos de...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La ingeniería de líquidos iónicos hidrofóbicos (HIL) es una estrategia prometedora para mejorar la electroreducción de CO2.
• El papel de los HIL en las densidades de corriente industriales sigue sin estar claro debido a investigaciones contradictorias.
• La optimización de la electrorreducción de CO2 a productos valiosos de C2+ es crucial para la química sostenible.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de la ingeniería HIL en los catalizadores de Cu derivados de óxidos para la electrorreducción de CO2 a altas densidades de corriente.
• Aclarar el mecanismo por el cual los HIL mejoran el rendimiento de electrorreducción de CO2.
• Para lograr una alta productividad de C2+ y eficiencia Faradaic.

Principales métodos:

• Fabricación de nanopartículas porosas derivadas de óxidos de ingeniería HIL.
• Espectroscopia de aniquilación de positrones para la caracterización de los microporos.
• El análisis de la carga de Bader, los cálculos teóricos, el operando Raman y el ATR-SEIRAS in situ para estudios mecanicistas.
• Espectroscopia de impedancia electroquímica del potencial de la escalera para el análisis de la carga superficial.

Principales resultados:

• La ingeniería de HIL creó nanopartículas de Cu con estructuras ultramicropóricas específicas y grupos deslocalizados por electrones.
• Los HIL facilitaron la electrorreducción de CO2 a C2+ a densidades de corriente a nivel de amperios.
• Los átomos de N en las HIL disminuyeron la energía de adsorción de CO y favorecieron la dimerización de CO.
• Los HIL aumentaron la cobertura de *CO y alteraron la adsorción a un estado en la parte superior.
• Las HIL aumentaron la carga de la superficie electroquímica, acelerando la electrorreducción de CO2.
• Se logró una eficiencia Faradaic del 85,1% y una tasa de formación de C2+ de 2512 μmol h-1 cm-2.

Conclusiones:

• Los catalizadores de Cu diseñados por HIL son eficaces para la electrorreducción de CO2 a productos de C2+.
• El estudio proporciona información mecanicista sobre el papel de HIL en la mejora de la electrorreducción de CO2.
• Este enfoque ofrece una vía para desarrollar electrocatalizadores eficientes para aplicaciones industriales.