Iones de carbonato específicamente adsorbidos y reconstrucción de la superficie de cobre: el efecto de la carga de...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de la superficie
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los electrodos de cobre (Cu) son únicos para la reducción electroquímica selectiva de CO2 (CO2R) a productos de C2+.
• Los altos potenciales para la dimerización de CO a menudo se atribuyen a la adsorción aniónica que bloquea los sitios activos en Cu.
• La comprensión de las interacciones superficiales del CO es clave para optimizar los catalizadores de CO2R basados en Cu.

Objetivo del estudio:

• Investigar la interacción superficial del CO adsorbido en los electrodos Cu durante la reacción electroquímica CO2R.
• Para aclarar el papel de la adsorción aniónica frente a la reconstrucción de la superficie en el bloqueo del sitio de CO.
• Para medir la respuesta de afinación Stark del CO adsorbido a la carga superficial del electrodo de la sonda y los cambios en el campo eléctrico.

Principales métodos:

• Espectroscopia de generación de frecuencia de suma vibratoria con resolución temporal (TR-VSFG) con recogida espectral rápida.
• Medición de los desplazamientos de frecuencia de CO después de un salto potencial para resolver la carga electroquímica de doble capa (EDL).
• Aislamiento de la respuesta de afinación Stark del acoplamiento dipolar y los efectos de cobertura de CO.

Principales resultados:

• La pendiente de ajuste Stark del CO adsorbido en Cu se midió en la región potencial de adsorción específica de aniones.
• Se observó una pendiente de afinación Stark significativamente menor (4 veces) en comparación con las predicciones teóricas para el Cu limpio.
• Se encontró que los electrodos de Cu se oxidaban al menos en un 50% a -0,2 V frente a RHE, lo que indica una reconstrucción de la superficie.

Conclusiones:

• La adsorción específica de aniones no tiene en cuenta el bloqueo del sitio de CO durante la CO2R en los electrodos de Cu.
• La desorción de CO está mediada por la reconstrucción de la superficie de Cu a una fase similar a la malaquita en escalas de tiempo de milisegundos.
• La dinámica de carga electroquímica de doble capa juega un papel crucial en los procesos superficiales que rigen la adsorción y desorción de CO en Cu.