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Regular o ambiente complexo que influencia a estabilidade, seletividade e atividade das interfaces de nanopartículas metálicas catalíticas representa um desafio para o design de catalisadores heterogêneos. Aqui, demonstramos o aprimoramento de desempenho intrínseco de um material composto por nanopartículas de ouro (AuNPs) embutidas em uma matriz de nanofitas de grafeno (GNR) sintetizadas de baixo para cima para a redução eletrocatalítica de CO2. Estudos eletroquímicos revelam que as propriedades estruturais e eletrônicas da matriz composta de GNR aumentam a área de superfície eletroquimicamente ativa (ECSA) das AuNPs, reduzem a sobrepotência requerida para a redução de CO2 em centenas de milivolts (início catalítico > −0,2 V em relação ao eletrodo de hidrogênio reversível (RHE)), aumentam a eficiência de Faraday (>90%), melhoram marcadamente a estabilidade (desempenho catalítico sustentado por >24 h) e aumentam a produção total catalítica (>100 vezes em relação aos suportes de carbono amorfo tradicionais de AuNPs). A capacidade estrutural e eletrônica inerente dos compostos GNR-AuNP sintetizados de baixo para cima oferece um grau inigualável de controle sobre o ambiente catalítico, proporcionando um meio para efeitos tão profundos como a mudança da etapa determinante da taxa na redução eletrocatalítica de CO2 para CO, alterando assim o mecanismo eletrocatalítico na superfície da nanopartícula.
Rogers et al. (Sex,) estudaram essa questão.