Caracterizaciones estructurales de Ag3 PO4 cristales Imágenes SEM a–c de Ag3 PO4 cubos (a), dodecaedros rómbicos (b) y tetraedros (c). Imágenes TEM d–f de un Ag3 PO4 cubo (d), dodecaedro rómbico (e) y tetraedro (f). Imágenes g–i SAED de un Ag3 PO4 cubo (g), dodecaedro rómbico (h) y tetraedro (i). patrones j, k XRD (j) y espectros XPS de estudio (k) de Ag3 PO4 cubos, dodecaedros rómbicos y tetraedros. Crédito:Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-28516-0
Existe una gran necesidad de producción verde de óxido de propileno (PO) debido a su alto valor industrial. La electrooxidación de propileno en PO ha despertado el interés de los científicos porque el proceso puede llevarse a cabo en condiciones de temperatura ambiente y no descarga sustancias peligrosas.
Basado en el electrodo de Ag desarrollado anteriormente, que sufría de poca actividad, un grupo dirigido por el Prof. Geng Zhigang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China desarrolló un catalizador compuesto de Ag3 PO4 cubos con (100) facetas. El catalizador mostró alta selectividad y alta actividad. El resultado fue publicado en Nature Communications .
Los investigadores sintetizaron Ag3 OC4 cristales con diferentes facetas y estudió su desempeño catalítico en una celda electroquímica de tres compartimentos. 1 Las mediciones de resonancia magnética nuclear de H revelaron que Ag3 OC4 cubos con (100) facetas mostraron una selectividad de PO de hasta el 80%, mientras que otros Ag3 OC4 muestras con diferentes estructuras mostraron baja selectividad PO. Comparado con Ag3 comercial OC4 sin modificación estructural, Ag3 OC4 cubos con (100) facetas en este trabajo mostraron densidades de corriente parciales 10 veces más altas de PO (jPO ) normalizado por área de superficie electroquímica (ECSA), demostrando una actividad catalítica superior.
También se realizaron cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para comprender el mecanismo de reacción. El diagrama de energía libre sugirió que la reacción probablemente fue precedida por una ruta relacionada con OH, donde el radical libre *OH participó en la reacción.
En la ruta relacionada con OH, la formación de radicales libres PrOH* es el paso determinante de la velocidad (RDS). El RDS tenía la barrera de energía más baja en (100) facetas de Ag3 PO4 . Además, a partir del análisis de carga de Bader, los investigadores descubrieron que (100) las facetas tenían la polarización más fuerte del propileno, lo que facilitaba la ruptura de los enlaces π y la formación de enlaces C-O. Teniendo en cuenta estas evidencias, la actividad catalítica superior de (100) facetas de Ag3 OC4 finalmente se puede explicar.
Este trabajo ofreció un electrocatalizador PO eficaz y profundizó la comprensión del efecto de las facetas de cristal en la catálisis. La interfaz de Cu es importante durante la electrorreducción de CO2
