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Surface and sub-surface modified nano-electrocatalysts for the conversion of CO2 to value-added products: A structure-selectivity-mechanism-stability catalog

Description du projet

Un catalyseur à base de cuivre qui pourrait transformer efficacement le CO2 en produits de valeur

Le changement climatique mondial et la forte demande énergétique qui lui est associée constituent un des défis majeurs de notre époque. Pour y faire face, l’accent est mis sur la production de carburants de substitution ainsi que d’autres substances chimiques à valeur ajoutée, principalement fabriqués à partir du CO2 (stratégie de valorisation des déchets). Les technologies électrochimiques semblent une solution prometteuse. Le cuivre est un électrocatalyseur de référence pionnier pour convertir le CO2 en matière première chimique. Toutefois, il n’est pas particulièrement sélectif et présente une instabilité à long terme. Afin d’acquérir de nouvelles connaissances en matière d’activité-sélectivité-mécanisme-stabilité de cet élément, le projet CO2-CAT-ALOG, financé par l’UE, combinera la synthèse, la caractérisation électrochimique avancée, la théorie fonctionnelle de la densité (TFD) et la modélisation microcinétique du cuivre.

Objectif

In the age of Anthropocene, major challenges faced by mankind today are the global climate change and the associated huge energy crisis due to ever increased population demand. So, the contemporary interests are towards energy storage and conversion reactions and in generating the alternative fuels (from CO2, waste to wealth strategy). Copper is the known best electrocatalyst for the reduction of CO2 (green-house gas). However, Cu is not particularly selective-stable electrocatalyst and is vary prone to deactivation; selectivity and stability are two important strictures directly associated with the geometric and electronic structure of the catalyst and hence on the CO2 conversion efficacy. Herein, we propose few strategies with CO2-CAT-ALOG such as doping with IIIA group elements, to effectively have active-selective-stable electrocatalyst to reduce CO2 to >C1 desired products and explain the mechanism of actions by carrying out experiments and theory in tandem. Appropriately, this proposal aims at the (i) synthesis of atomically precise, zero-dimensional (0D) modified Cu nanoparticles (mCNPs) supported over 2D materials, (ii) exploring the parameters governing the CO2 activation and stability of the reaction intermediates with the aid of DFT calculations (modelling and simulation at nano-scale) and micro-kinetic modelling (iii) detailed study on selectivity and stability of modified surface and sub-surface of CNPs with IIIA-group with the aid of high-end multi-analytical methodologies. This CO2-CAT-ALOG approach will not only bridge the gap between theory and experiments at the nano-scale level to a possible extent, but also facilitates intra-European knowledge transfer along with direct societal impacts. In addition, proposed work will not only provide solid guidelines to smart-design and screen the robust active-selective-stable electrocatalysts but also addresses issues to overcome impediments in the field of electrocatalysis of CO2 in near future.

Coordinateur

KEMIJSKI INSTITUT
Contribution nette de l'UE
€ 150 040,32
Adresse
HAJDRIHOVA 19
1000 Ljubljana
Slovénie

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Région
Slovenija Zahodna Slovenija Osrednjeslovenska
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 150 040,32