Comprensión de la reducción electroquímica de la selectividad de las aleaciones binarias de Cu a partir de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica del dióxido de carbono (CO2RR) es crucial para la energía sostenible.
• El desarrollo de electrocatalizadores eficientes es esencial para la conversión selectiva de CO2.
• Las aleaciones a base de cobre son catalizadores prometedores, pero sus mecanismos de selectividad requieren mayor comprensión.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de las aleaciones binarias Cu-M (M = Ni, Pd, Ag, Au, Zn, Cr) en la selectividad del producto CO2RR.
• Identificar los descriptores clave que rigen la selectividad de la electrorreducción del CO2.
• Proporcionar directrices para el diseño de electrocatalizadores mejorados a base de aleación de Cu.

Principales métodos:

• Síntesis experimental y caracterización de aleaciones binarias Cu-M.
• Pruebas electroquímicas del rendimiento del CO2RR y de la selectividad del producto.
• Análisis teórico utilizando la teoría funcional de densidad (DFT) para explorar las propiedades electrónicas y estructurales.

Principales resultados:

• El centro de la banda d de las aleaciones Cu-M se identificó como un descriptor crítico para la selectividad del producto CO2RR.
• El aumento del centro de la banda d se correlacionó con una mayor producción de CO y una tendencia volcánica para los productos de C2 (etileno, etanol).
• Se encontró una relación de escala lineal entre el centro de la banda d y la selectividad de etileno/etanol, vinculada a las energías de unión *CCH vs *CHCHOH.

Conclusiones:

• El centro de la banda d de las aleaciones a base de Cu controla efectivamente la selectividad del producto CO2RR influyendo en las energías de unión intermedias.
• La energía de adsorción *CCH vs *CHCHOH, corregida por los efectos de la aleación, es un descriptor confiable de la selectividad del etileno/etanol.
• Este trabajo ofrece ideas para el diseño de electrocatalizadores avanzados basados en Cu para la conversión eficiente y selectiva de CO2.