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One-Pot Soft-Template Synthesis of Nanostructured Copper-Supported Mesoporous Carbon FDU-15 Electrocatalysts for Efficient CO2 Reduction

Authors :
Ovidiu Ersen
Nihat Ege Şahin
Teko W. Napporn
Kouakou Boniface Kokoh
Julien Parmentier
Clément Comminges
Anthony Le Valant
Georgian Melinte
Julien Kiener
Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers (IC2MP)
Université de Poitiers-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M)
Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)
Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Source :
ChemPhysChem, ChemPhysChem, Wiley-VCH Verlag, 2018, 19 (11), pp.1371-1381. ⟨10.1002/cphc.201701352⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
Wiley, 2018.

Abstract

International audience; Copper-supported mesoporous carbon nanocatalysts (Cu/FDU-15) were synthesized using an easy and convenient one-pot soft-template method for low-overvoltage CO2 electroreduction. TEM imaging revealed the presence of large Cu nanoparticles (diameter 140nm) with Cu2O nanoparticles (16nm) as an additional phase. From the electron tomography observations, we found that the copper particles were placed inside and on the exterior surface of the porous FDU-15 support, providing an accessible surface for electrocatalytic reactions. CO2 electrolyses showed that the mesostructured Cu/FDU-15-350 cathode materials were active towards CO2 conversion to formic acid with 22% Faradaic efficiency at a remarkably low overpotential of 290mV, hydrogen being the only side-product. The catalyst's activity correlates to the calculated metallic surface area, as determined from a geometrical model, confirming that the mesoporous channels act as a diffusion path for the CO2 molecule, and that the whole Cu surface is accessible to CO2, even if particles are entrapped in the carbon matrix.

Details

ISSN :
14394235 and 14397641
Volume :
19
Database :
OpenAIRE
Journal :
ChemPhysChem
Accession number :
edsair.doi.dedup.....987eedf286793ac867ec26d2123ca5ef
Full Text :
https://doi.org/10.1002/cphc.201701352