Los investigadores revelan un mecanismo de múltiples vías en la reducción electroquímica del CO2

21.09.2021 - China

Un grupo de investigación dirigido por el profesor XIAO Jianping, del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS), y sus colaboradores sintetizaron un catalizador de Cu aleado con un solo átomo de Pb (Pb1Cu), que mostró una gran actividad para la reacción electroquímica de reducción de_CO2 (_CO2RR) con una selectividad del 96% a formiato y una estabilidad de hasta 180 h a 100 mA cm-2.

Los investigadores informaron de la existencia de múltiples vías para la reducción del_CO2 a formiato, concretamente las vías de reacción a través de los intermediarios COOH* y HCOO*. El diagrama de fase de la reacción se construyó basándose en el enfoque de "optimización global de la energía", describiendo la tendencia de la actividad para la reducción_delCO2 a formiato. Se obtuvo una tendencia de actividad de doble pico debido a la consideración de la trayectoria múltiple.

Descubrieron que el Cu prefería la ruta del COOH*, lo que daba lugar a la producción de hidrocarburos y oxigenados, que presentan una selectividad y actividad limitadas hacia un producto específico. Sin embargo, el Pb1Cu prefería la vía del HCOO*. La energía de unión óptima del HCOO* en el Pb1Cu reveló una alta actividad o selectividad hacia el formiato por la vía_{del CO2RR}. La concordancia entre la tendencia de actividad experimental y teórica confirma la fiabilidad del mecanismo de rutas múltiples.

El sitio de Cu en la superficie de paso de Pb1Cu, más que el sitio de Pb de un solo átomo, mostró la mayor actividad de_CO2RRhacia la producción exclusiva de formiato. El diagrama de energía libre con las barreras electroquímicas calculadas también confirma la selectividad del formiato.

El "doble pico" describe una tendencia de actividad más precisa para la_CO2RR, proporcionando una visión significativa para el diseño del catalizador", dijo el profesor XIAO.

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