En un nuevo paso hacia la lucha contra el cambio climático y la transición hacia soluciones sostenibles, un grupo de investigadores ha desarrollado un paradigma de investigación que facilita descifrar la relación entre las estructuras de los catalizadores y sus reacciones.
Los detalles del avance de los investigadores se publicaron en la revista Angewandte Chemie International Edition. el 29 de enero de 2024.
Comprender cómo la superficie de un catalizador afecta su actividad puede ayudar al diseño de estructuras catalíticas eficientes para requisitos de reactividad específicos. Sin embargo, comprender los mecanismos detrás de esta relación no es una tarea sencilla dado el complicado microambiente de interfaz de los electrocatalizadores.
"Para descifrar esto, nos centramos en el CO2 electroquímico. reacción de reducción (CO2 RR) en catalizadores basados en óxido de estaño (Sn-O)", señala Hao Li, profesor asociado del Instituto Avanzado de Investigación de Materiales (WPI-AIMR) de la Universidad de Tohoku y autor correspondiente del artículo. "Al hacerlo, no sólo descubrió la especie superficial activa de SnO2 catalizadores a base de CO2 RR pero también estableció una clara correlación entre la especiación de la superficie y el CO2 Rendimiento de RR."
CO2 La RR es reconocida como un método prometedor para reducir el CO2 emisiones y produciendo combustibles de alto valor, siendo el ácido fórmico (HCOOH) un producto destacable por sus diversas aplicaciones en industrias como la farmacéutica, la metalúrgica y la remediación ambiental.
El método propuesto ayudó a identificar los estados superficiales genuinos del SnO2 responsable de su desempeño en CO2 reacciones de reducción en condiciones electrocatalíticas específicas. Además, el equipo corroboró sus hallazgos mediante experimentos utilizando varios SnO2 formas y técnicas avanzadas de caracterización.
Li y sus colegas desarrollaron su metodología combinando estudios teóricos con técnicas electroquímicas experimentales.
"Hemos cerrado la brecha entre lo teórico y lo experimental, ofreciendo una comprensión integral del comportamiento del catalizador en condiciones del mundo real en el proceso", añade Li.
El equipo de investigación se centra ahora en aplicar esta metodología a una variedad de reacciones electroquímicas. Al hacerlo, esperan descubrir más sobre las correlaciones únicas entre estructura y actividad, acelerando el diseño de electrocatalizadores escalables y de alto rendimiento.
Más información: Zhongyuan Guo et al, Descifrando la relación estructura-actividad hacia el CO2 Electrorreducción sobre SnO2 por Un paradigma de investigación estándar, Edición internacional Angewandte Chemie (2024). DOI:10.1002/anie.202319913
Proporcionado por la Universidad de Tohoku
