Sélectivité ajustable pour la réduction électrochimique du CO2 par des catalyseurs bimétalliques Cu–Sn : élucidation des rôles de Cu et Sn

La production de formate ou de CO à partir de réactions de réduction électrochimique du CO2 (eCO2RRs) représente une voie prometteuse pour utiliser le CO2 avec une future électricité à faible carbone afin de produire des produits chimiques et des carburants à valeur ajoutée. Dans ce contexte, une série de catalyseurs composites Cu–Sn a été conçue pour les eCO2RRs. Les produits de réduction pouvaient être ajustés sélectivement de formate à CO en faisant varier la composition Cu/Sn. Le catalyseur Cu1Sn1, avec un cœur en alliage CuSn et une structure en coquille SnO dopée avec une petite quantité de Cu, présente une efficacité faradique maximale (EF) de 95,4 pour le formate à −1,2 V. En revanche, le Cu dopé par un seul atome de Sn de Cu20Sn1 est sélectif pour le CO avec une EF maximale de 95,3 % à −1,0 V. Les résultats DFT révèlent que l'existence de petites quantités d'atomes uniques de Cu ou Sn dans ces deux catalyseurs est critique pour réduire les énergies libres de réaction de la réduction du CO2, conduisant à la formation sélective de formate et de CO, respectivement.