Selectividad de las facetas de la electrorreducción de dióxido de carbono a HCOOH en un catalizador de Zn

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El zinc metálico es un catalizador común para la electrorreducción de CO2, que generalmente favorece la selectividad de CO.
• Las razones detrás de la selectividad del zinc hacia el ácido fórmico (HCOOH) aún no se comprenden por completo.

Objetivo del estudio:

• Aclarar las razones fundamentales de la selectividad del HCOOH en la electrorreducción de CO2 con respecto a los catalizadores metálicos de zinc.
• Investigar el papel de las facetas específicas de zinc en la formación de HCOOH.

Principales métodos:

• Se utilizaron cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para determinar las energías de adsorción y las vías de reacción.
• Se realizó la síntesis de un catalizador de zinc con una faceta predominante (002).
• Se evaluó el rendimiento electroquímico, incluida la eficiencia Faradaic, la densidad de corriente parcial y la estabilidad.

Principales resultados:

• La faceta Zn(002) demostró la energía de adsorción más favorable para el intermediario clave HCOO*.
• El catalizador de Zn sintetizado logró un 90% de eficiencia Faradaic HCOOH y una densidad de corriente parcial de 40 mA cm-2.
• El catalizador mostró una excelente estabilidad durante 20 horas con un cambio mínimo de productividad.

Conclusiones:

• La faceta Zn(002) reduce significativamente la barrera energética para la electroreducción de CO2 a HCOOH.
• La faceta predominante (002) es crucial para lograr una alta selectividad y eficiencia de HCOOH en los electrocatalizadores a base de zinc.