Reactivación de catalizadores de cobalto molecular para la conversión electroquímica de CO2 en metanol

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• La electroquímica
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los catalizadores moleculares en soportes de carbono ofrecen vías de conversión electrocatalíticas de CO2 únicas.
• La ftalacianina de cobalto en nanotubos de carbono (CoPc/CNT) convierte selectivamente el CO2 en metanol (selectividad ~30%).
• Los catalizadores CoPc/CNT sufren de desactivación durante la reacción de reducción de CO2 (CO2RR), lo que limita su aplicación práctica.

Objetivo del estudio:

• Investigar la causa de la desactivación catalítica en CoPc/CNT durante el CO2RR.
• Identificar el formaldehído como una especie potencialmente venenosa.
• Desarrollar estrategias de reactivación para restaurar el rendimiento catalítico.

Principales métodos:

• Experimentos de reacción electroquímica de reducción de CO2 (CO2RR).
• Análisis de los mecanismos de desactivación del catalizador.
• Caracterización de las configuraciones de adsorción intermedias en los sitios de cobalto.

Principales resultados:

• La desactivación catalítica no se debe a una degradación química irreversible.
• El formaldehído, un intermediario, puede envenenar el sitio activo de cobalto.
• La configuración de adsorción del formaldehído (carbono hacia abajo vs oxígeno hacia abajo) dicta el resultado de la reacción y el envenenamiento del catalizador.

Conclusiones:

• La adsorción de oxígeno hacia abajo del formaldehído inhibe la producción de metanol y causa la desactivación del catalizador.
• Las estrategias de reactivación pueden recuperar el rendimiento catalítico, permitiendo la producción estable de metanol.
• La comprensión de la adsorción intermedia es crucial para el diseño de catalizadores estables de CO2RR.