Sítios de Magnésio Atomisticamente Dispersos Ajustados por Fluor para Redução Eletrocatalítica de CO 2 Altamente Eficiente

Resumo A reação de redução eletroquímica do dióxido de carbono (CO 2 RR) representa uma estratégia promissora para converter CO 2 em CO. Sítios de metais de transição dispersos atomisticamente têm uma capacidade excepcional de ativar o CO 2. No entanto, a forte hibridização entre os orbitais 3 d desses metais de transição e o orbital 5σ ou 2π * de CO impede significativamente a desorção de * CO, limitando assim a atividade geral de geração de CO. Em contraste, os metais do bloco s, com nuvens eletrônicas 3 s difusas, exibem interações mais fracas com * CO. No entanto, sua aplicação prática é prejudicada pela alta barreira de energia associada à formação do intermediário * COOH. Para enfrentar esses desafios, um catalisador de átomo único de magnésio ajustado por fluor (Mg-SAC) é desenvolvido. Notavelmente, este catalisador alcançou uma eficiência Faraday de CO de 97,3% e uma densidade de corrente de 260,4 mA cm −2 a −0,4 V em relação ao eletrodo de hidrogênio reversível em uma célula de fluxo, superando o desempenho da maioria dos SACs de ponta e catalisadores de metais de transição relatados na literatura. Estudos mecanísticos revelam que a desorção de * CO nos sítios de Mg é significativamente mais fácil em comparação com a nos sítios de Fe e Co. Além disso, a incorporação de átomos de F modifica a estrutura eletrônica dos sítios MgN 4, reduzindo substancialmente a barreira de energia para a formação do crítico intermediário * COOH.