Un gruppo di ricerca ha proposto nuove conoscenze sull'effetto avvelenante della deposizione di carbonio durante la reazione di riduzione del biossido di carbonio (CO2 RR) sui siti attivi dell'elettrodo Cu. Lo studio è stato pubblicato su Precision Chemistry .
I catalizzatori a base di rame (Cu) fungono da catalizzatori elettrochimici più efficienti per la CO2 RR. Tuttavia, la loro stabilità a lungo termine ad elevate densità di corrente è insoddisfacente. Le ragioni della disattivazione dei catalizzatori di Cu sono complesse. È ampiamente osservato che la deposizione di carbonio può portare a una grave disattivazione del catalizzatore. Mentre ci sono pochi rapporti sulla deposizione elettrochimica del carbonio nel campo della CO2 RR, che ostacola il miglioramento dei catalizzatori a base di Cu.
Sulla base di ciò, i ricercatori hanno utilizzato tecniche di spettroscopia in situ e tecniche di analisi di tracce per confermare che la produzione e la copertura della deposizione di carbonio su un foglio di Cu policristallino durante la CO2 Gli RR sono le cause dirette della disattivazione del catalizzatore, chiarendo la correlazione intrinseca tra deposizione di carbonio e potenziale applicato.
La deposizione elettrochimica del carbonio esiste sotto forma di una pellicola sottile che riveste la superficie delle particelle del catalizzatore, con una struttura e una composizione simili al carbonio amorfo. Questo tipo di carbonio aveva scarsa conduttività e capacità di trasferimento di massa, ostacolando il trasferimento dei gas di reazione e degli intermedi durante la CO2 RR.
Sulla base di una serie di risultati sperimentali controllati, i ricercatori hanno chiarito il meccanismo di generazione della deposizione di carbonio:durante la CO2 RR, l'intermedio chiave *CO si combina con i protoni per formare gli intermedi *COH che si combinano ulteriormente con i protoni e quindi disidratano per formare *C adsorbito. Il *C adsorbito, come intermedio generale, può procedere con *CH mediante idrogenazione per generare CH4 o desorbire direttamente per formare il carbonio depositato.
Il gruppo di ricerca è stato guidato dal professor Gao Minrui del Laboratorio nazionale di scienze fisiche su scala micrometrica di Hefei presso l'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC).
Ulteriori informazioni: Jing-Wen DuanMu et al, Indagine e mitigazione della deposizione di carbonio sul catalizzatore di rame durante la riduzione elettrochimica della CO2, Chimica di precisione (2024). DOI:10.1021/prechem.4c00002
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina
