Partículas de Carbono Cavitadas y de Copolímero en Bloque Templadas Logran Alcalinidad Local para Mejorar la...

Área de la Ciencia:

• Electroquímica
• Ciencia de Materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica de CO2 (CO2RR) en medios neutros/alcalinos está limitada por la formación de carbonato, lo que reduce la utilización de CO2.
• Las condiciones ácidas favorecen la CO2RR, pero están dominadas por la reacción de evolución de hidrógeno (HER).

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un catalizador que permita la CO2RR selectiva en condiciones ácidas.
• Investigar el efecto del microambiente del catalizador en el rendimiento de la CO2RR.

Principales métodos:

• Síntesis de catalizadores de oro soportados en partículas de carbono cavitadas (CCP) y partículas de carbono sólidas (SCP).
• Evaluación de catalizadores mediante experimentos en celda de flujo a pH 2.
• Simulaciones multifísicas para analizar el entorno de reacción local dentro de las cavidades del catalizador.

Principales resultados:

• Las partículas de carbono cavitadas (CCP) mantienen una alcalinidad local elevada dentro de sus cavidades.
• La geometría de la cavidad confinada (diámetro de ~130 nm) suprime significativamente la HER y mejora la CO2RR.
• La modulación del microambiente a través del aglutinante, la identidad del catión y la concentración optimizó aún más el rendimiento.

Conclusiones:

• El confinamiento en cavidades es una estrategia poderosa para modular los entornos de reacción locales para la catálisis.
• Este enfoque permite la CO2RR selectiva en condiciones altamente ácidas, ofreciendo una vía viable para la electrólisis eficiente de CO2.