El polímero de Co^II-ftalocianina-fenazina como catalizador robusto para la conversión electroquímica eficiente de CO₂

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El desarrollo de catalizadores eficientes y estables para la reducción electroquímica de CO2 (ECO2R) es crucial para la utilización del carbono.
• Los materiales a base de ftaalocianina son catalizadores prometedores, pero suelen tener una estabilidad y eficiencia limitadas.
• Las estructuras poliméricas pueden mejorar el rendimiento y la durabilidad del catalizador.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar un nuevo polímero cobalto-ftalocianina con puente de fenozina (PNZ).
• Evaluar el polímero como catalizador duradero para la reducción electroquímica heterogénea de CO2 (ECO2R).
• Investigar la relación estructura-actividad y los mecanismos de transferencia de electrones dentro del polímero.

Principales métodos:

• Electropolimerización de la CoII-ftalocianina sustituida por 4-aminofenoxi.
• Caracterización electroquímica, incluida la voltametría cíclica y la cronoamperometría.
• Espectroscopia de Raman in situ y cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales resultados:

• El polímero sintetizado cataliza efectivamente ECO2R, produciendo CO con una eficiencia Faradaic del 94% (FECO) a -1.19 V frente a NHE.
• El catalizador alcanzó una densidad de corriente parcial de CO de 5,5 mA cm-2 y una frecuencia de rotación de 1,1 s-1 durante 2 horas.
• El sistema polimérico demostró una estabilidad superior durante 120 horas, con un promedio de FE_CO del 93% y una densidad de corriente de 7 mA cm-2, superando significativamente al monómero.

Conclusiones:

• El polímero CoII-ftalocianina con puente de fenozina es un catalizador robusto y eficiente para la conversión electroquímica de CO2 en CO.
• La transferencia eficiente de electrones a través del enlace PNZ y una mayor proporción de especies activas de CoI contribuyen al rendimiento mejorado.
• El estudio proporciona información para el diseño de catalizadores avanzados basados en ftaalocianina para la utilización sostenible de CO2.