La difusión lateral de CO en matrices de Ag/CuO con micro patrones permite una eficiente electrorreducción de CO2 a...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica es electroquímica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La catálisis es la catálisis.

Sus antecedentes:

• La reducción electrocatalítica de CO2 a productos multicarbónicos (C2+) es industrialmente significativa.
• Los catalizadores en tándem basados en Cu mejoran la selectividad de C2+, pero se enfrentan a limitaciones por las configuraciones espaciales.
• La optimización del transporte intermedio de CO2 es clave para una producción eficiente de C2+.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la configuración espacial del catalizador en la reducción de CO2 a productos de C2+.
• Para desacoplar la generación y el consumo de CO a través de estructuras sintonizables de matriz de Ag/CuO.
• Establecer una estrategia de diseño para catalizadores en tándem estructurados espacialmente.

Principales métodos:

• Fabricación de catalizadores de Ag/CuO apilados en capas y con patrones de matriz con espaciados de matriz variables (200, 400, 800 μm).
• Evaluación electroquímica de los catalizadores para el rendimiento de la reacción de reducción de CO2 (CO2RR).
• Operando microscopía infrarroja para visualizar la cobertura de *CO y la dinámica de difusión.

Principales resultados:

• Los catalizadores de Ag / CuO con patrones de matriz superaron a los diseños apilados en capas, destacando la importancia de la difusión lateral de CO.
• Se logró una óptima selectividad C2+ con un espaciado de matriz de 400 μm (Ag-CuO-400), obteniendo un 63% de eficiencia faradaica de etileno a 300 mA cm-2.
• Los estudios operando revelaron una longitud efectiva de difusión lateral *CO de ~200 μm, lo que indica un equilibrio óptimo para el acoplamiento C-C.

Conclusiones:

• El transporte anisotrópico de *CO influye significativamente en la selectividad de C2+ en la reducción electrocatalítica de CO2.
• Los catalizadores en tándem estructurados espacialmente con espaciamiento de matriz optimizado ofrecen una estrategia prometedora para mejorar la producción de C2+.
• El control preciso de las vías de difusión intermedias es crucial para el diseño de electrocatalizadores de alto rendimiento.