Un equipo de investigación ha propuesto nuevos conocimientos sobre el efecto de envenenamiento de la deposición de carbono durante la reacción de reducción de dióxido de carbono (CO2 RR) en los sitios activos del electrodo de Cu. El estudio fue publicado en Precision Chemistry .
Los catalizadores a base de cobre (Cu) sirven como los catalizadores electroquímicos más eficientes para el CO2 RR. Sin embargo, su estabilidad a largo plazo con altas densidades de corriente es insatisfactoria. Las razones de la desactivación de los catalizadores de Cu son complejas. Se observa ampliamente que la deposición de carbono puede conducir a una desactivación grave del catalizador. Si bien existen pocos informes sobre la deposición electroquímica de carbono en el campo del CO2 RR, que dificulta la mejora de los catalizadores basados en Cu.
En base a esto, los investigadores utilizaron técnicas de espectroscopía in situ y técnicas de análisis de trazas para confirmar que la producción y el recubrimiento de la deposición de carbono en láminas de Cu policristalinas durante el CO2 Los RR son las causas directas de la desactivación del catalizador, lo que aclara la correlación inherente entre la deposición de carbono y el potencial aplicado.
La deposición electroquímica de carbono existe en forma de película delgada que recubre la superficie de las partículas del catalizador, con una estructura y composición similar al carbono amorfo. Este tipo de carbono tenía poca conductividad y capacidad de transferencia de masa, lo que dificultaba la transferencia de gases de reacción e intermedios durante el proceso de CO2. RR.
Basándose en una serie de resultados experimentales controlados, los investigadores dilucidaron el mecanismo de generación de deposición de carbono:durante el CO2 RR, el intermedio clave *CO se combina con protones para formar *COH intermedios que se combinan aún más con protones y luego se deshidratan para formar *C adsorbido. El *C adsorbido, como intermediario general, puede proceder con el *CH mediante hidrogenación para generar CH4 o desorber directamente para formar el carbón depositado.
El equipo de investigación estuvo dirigido por el profesor Gao Minrui del Laboratorio Nacional de Ciencias Físicas a Microescala de Hefei en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC).
Más información: Jing-Wen DuanMu et al, Investigación y mitigación de la deposición de carbono sobre catalizadores de cobre durante la reducción electroquímica de CO2, Química de precisión (2024). DOI:10.1021/prechem.4c00002
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China
