Une équipe de recherche a proposé de nouvelles compréhensions de l’effet toxique du dépôt de carbone lors de la réaction de réduction du dioxyde de carbone (CO2RR) sur les sites actifs de l’électrode de Cu. L’étude a été publié dans Chimie de précision.
Les catalyseurs à base de cuivre (Cu) sont les catalyseurs électrochimiques les plus efficaces pour le CO2RR. Cependant, leur stabilité à long terme à des densités de courant élevées n’est pas satisfaisante. Les raisons de la désactivation des catalyseurs Cu sont complexes. Il est largement observé que le dépôt de carbone peut conduire à une désactivation sévère du catalyseur. Il existe peu de rapports sur les dépôts électrochimiques de carbone dans le domaine du CO2RR, ce qui freine l’amélioration des catalyseurs à base de Cu.
Sur cette base, les chercheurs ont utilisé des techniques de spectroscopie in situ et des techniques d’analyse de traces pour confirmer que la production et le recouvrement du dépôt de carbone sur une feuille de Cu polycristallin pendant le CO2RR sont les causes directes de la désactivation du catalyseur, clarifiant ainsi la corrélation inhérente entre le dépôt de carbone et le potentiel appliqué. .
Le dépôt électrochimique de carbone existe sous la forme d’un film mince recouvrant la surface des particules de catalyseur, avec une structure et une composition similaires à celles du carbone amorphe. Ce type de carbone avait de faibles capacités de conductivité et de transfert de masse, entravant le transfert des gaz de réaction et des intermédiaires lors du CO2RR.
Sur la base d’une série de résultats expérimentaux contrôlés, les chercheurs ont élucidé le mécanisme de génération des dépôts de carbone : pendant le CO2RR, l’intermédiaire clé *CO se combine avec des protons pour former des intermédiaires *COH qui se combinent ensuite avec des protons, puis se déshydratent pour former du *C adsorbé. Le *C adsorbé, en tant qu’intermédiaire général, peut soit procéder avec *CH par hydrogénation pour générer du CH4, soit se désorber directement pour former le carbone déposé.
L’équipe de recherche était dirigée par le professeur Gao Minrui du Laboratoire national des sciences physiques de Hefei à l’échelle micrométrique de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC).
Plus d’information:
Jing-Wen DuanMu et al, Enquête et atténuation des dépôts de carbone sur un catalyseur en cuivre pendant la réduction électrochimique du CO2, Chimie de précision (2024). DOI : 10.1021/prechem.4c00002
Fourni par l’Université des sciences et technologies de Chine