Investigando o efeito de envenenamento da deposição de carbono durante a eletrorredução de CO₂

Deposição de carbono durante a reação. Crédito:Química de Precisão (2024). DOI:10.1021/prechem.4c00002

Uma equipe de pesquisa propôs novos entendimentos sobre o efeito de envenenamento da deposição de carbono durante a reação de redução de dióxido de carbono (CO₂ RR) nos sítios ativos do eletrodo de Cu. O estudo foi publicado na Precision Chemistry .

Catalisadores à base de cobre (Cu) servem como os catalisadores eletroquímicos mais eficientes para CO₂ RR. No entanto, a sua estabilidade a longo prazo em altas densidades de corrente é insatisfatória. As razões para a desativação dos catalisadores de Cu são complexas. É amplamente observado que a deposição de carbono pode levar à severa desativação do catalisador. Embora existam poucos relatos sobre a deposição eletroquímica de carbono na área de CO₂ RR, o que dificulta o aprimoramento de catalisadores à base de Cu.

Com base nisso, os pesquisadores usaram técnicas de espectroscopia in-situ e técnicas de análise de traços para confirmar que a produção e cobertura da deposição de carbono na folha de Cu policristalino durante o CO₂ RR são as causas diretas da desativação do catalisador, esclarecendo a correlação inerente entre a deposição de carbono e o potencial aplicado.

A deposição eletroquímica de carbono existe na forma de uma película fina revestindo a superfície das partículas do catalisador, com estrutura e composição semelhantes ao carbono amorfo. Este tipo de carbono tinha baixa condutividade e capacidade de transferência de massa, dificultando a transferência de gases de reação e intermediários durante o CO₂ RR.

Com base em uma série de resultados experimentais controlados, os pesquisadores elucidaram o mecanismo de geração de deposição de carbono:durante o CO₂ RR, o intermediário chave *CO combina-se com prótons para formar intermediários *COH que se combinam ainda mais com prótons e depois desidratam para formar *C adsorvido. *C adsorvido, como intermediário geral, pode prosseguir com *CH por hidrogenação para gerar CH₄ ou dessorver diretamente para formar o carbono depositado.

A equipe de pesquisa foi liderada pelo professor Gao Minrui do Laboratório Nacional de Ciências Físicas de Hefei em Microescala da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC).

Mais informações: Jing-Wen DuanMu et al, Investigação e mitigação da deposição de carbono sobre catalisador de cobre durante a redução eletroquímica de CO2, Química de precisão (2024). DOI:10.1021/prechem.4c00002
Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China

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