Desvelación de sitios activos de Cu modulados por Ag para la formación de productos multicarbónicos mejorados en la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reducción electrocatalítica del dióxido de carbono (CO2) es crucial para la producción sostenible de productos químicos y combustibles.
• El desarrollo de electrocatalizadores eficientes y estables para la reacción de reducción de CO2 (CO2RR) sigue siendo un desafío importante.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método sencillo, libre de tensioactivos y disolventes, para la fabricación de electrodos de difusión de gas bimetálicos Cu-Ag (GDE).
• Investigar el rendimiento y la estabilidad mejorados de CO2RR de los GDE de Cu-Ag en comparación con el Cu monometálico.
• Aclarar el papel de Ag en la mejora de la selectividad del producto C2 y la estabilidad del catalizador.

Principales métodos:

• Fabricación de GDEs bimetálicos Cu-Ag mediante pulverización de Cu seguida de una sustitución galvánica con Ag.
• Evaluación electroquímica del rendimiento CO2RR, incluida la eficiencia Faradaic (FE) y la densidad de corriente.
• Espectroscopia de absorción de rayos X in situ (XAS) para estudiar la estructura electrónica y las especies activas en condiciones de reacción.

Principales resultados:

• Los GDE optimizados de Cu-Ag alcanzaron un alto FE para los productos C2 (etanol y etileno), alcanzando el 73% y el 69% a 400 y 600 mA cm-2, respectivamente.
• El sistema Cu-Ag demostró una estabilidad operativa significativamente mejorada, manteniendo el 49% de FE para los productos C2 después de 3 horas.
• In situ XAS reveló que Ag estabiliza las especies de Cu+, promoviendo el acoplamiento C-C y mejorando la selectividad a largo plazo.

Conclusiones:

• La fabricación libre de surfactantes y disolventes de GDE de Cu-Ag ofrece una ruta fácil a los electrocatalizadores de alto rendimiento.
• El efecto sinérgico entre Cu y Ag es clave para mejorar la selectividad de CO2RR hacia los productos de C2 y mejorar la estabilidad del catalizador.
• Este estudio proporciona información valiosa para el diseño de catalizadores avanzados basados en Cu para la conversión eficiente de CO2.