Sitios de Cd Atómicamente Aislados que Impulsan la Electroreducción de CO a Alcoholes C₂₊ a Densidades de Corriente a...

Área de la Ciencia:

• Electrocatalisis
• Ciencia de Materiales
• Química Sostenible

Sus antecedentes:

• La reacción electroquímica de reducción de CO2 (CORR) es crucial para convertir el CO2 en productos químicos valiosos.
• El desarrollo de electrocatalizadores eficientes para el acoplamiento C-C a alcoholes C2+ sigue siendo un desafío importante.
• Los electrocatalizadores a base de cobre son prometedores pero a menudo sufren de baja selectividad y eficiencia.

Objetivo del estudio:

• Investigar el mecanismo de acoplamiento C-C a alcoholes C2+ en CORR utilizando electrocatalizadores modelo a base de Cu.
• Diseñar y evaluar nanosheets de Cu modificados con átomos individuales de Cd (Cd-SACs@Cu NS) para un rendimiento mejorado de CORR.
• Elucidar el papel de los átomos individuales de Cd en la promoción de la selectividad hacia alcoholes C2+.

Principales métodos:

• Diseño y síntesis racional de electrocatalizadores Cd-SACs@Cu NS y NS de Cu no modificados.
• Evaluación del rendimiento electroquímico en una celda de flujo en condiciones alcalinas.
• Técnicas de caracterización in situ y cálculos teóricos (DFT) para estudiar los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• Cd-SACs@Cu NS demostraron una eficiencia de Farada (FE) significativamente mejorada para alcoholes C2+ (casi 70%) a una alta densidad de corriente (1100 mA cm-2).
• Se mantuvo una alta FE (>50%) para alcoholes C2+ en un amplio rango de densidad de corriente (100-2100 mA cm-2).
• Los NS de Cu no modificados produjeron principalmente C2H4 a través de la escisión del enlace C-O.

Conclusiones:

• Los sitios de Cd dispersos atómicamente en Cu NS mejoran la disociación de H2O y la adsorción de CO, promoviendo la selectividad de alcoholes C2+.
• Los efectos sinérgicos entre Cd y Cu facilitan el desbordamiento de hidrógeno y la protonación de intermedios, cruciales para la formación de alcoholes C2+.
• Cd-SACs@Cu NS representan un electrocatalizador altamente eficiente para la producción selectiva de alcoholes C2+ a través de CORR.