Superando la Brecha de Reactividad de Catalizadores entre Au y Cu para la Reacción de Inversión de Agua–Gas

La reacción de inversión de agua–gas (rWGSR) es altamente relevante para la utilización de CO2 en la producción sostenible de combustibles y productos químicos. Tanto Au como Cu son interesantes para la catálisis de rWGSR, pero resulta que las reactividades de Au y Cu son muy diferentes. En este estudio, consideramos aleaciones hechas de Au, Ag, Cu, Pt y Pd para identificar superficies con reactividades para la disociación de CO2 entre Cu(111) y Au(111). Además, las superficies de aleaciones interesantes deben tener energías de activación para la disociación de CO2 que son solo un poco más altas que la energía de reacción endotérmica. Encontramos que ciertas aleaciones de base Cu con Ag y Au cumplen con estos criterios, mientras que las aleaciones que contienen Pt o Pd no. El bajo costo adicional en energía de activación ocurre cuando las configuraciones del estado de transición y del estado final son bastante similares debido a la disposición de los diferentes elementos metálicos en la superficie. Finalmente, construimos un modelo cinético que compara la tasa de rWGSR con la tasa estimada de reacciones secundarias no deseadas (es decir, formación de metano o formación de coque) en superficies de aleación Ag–Cu con composiciones variadas y disposición aleatoria de los átomos de Ag y Cu. La termodinámica favorece la formación de metano sobre rWGSR, pero el modelo sugiere que las superficies de aleación Ag–Cu son altamente selectivas para el rWGSR.