Tunable graphene-based metal nanocomposite materials for electro-catalytic application

用于电催化应用的可调石墨烯基金属纳米复合材料

基本信息

项目摘要

The aim of this project is the defined synthesis of graphene based composite materials, decorated with cobalt or copper nanoparticles. Based on the exploitation of reduced graphene solutions of defined lateral dimensions, the sizes of the generated particles shall be controlled. Determining the influence of the synthesis parameters as well as the influence of various starting graphite materials on the final sizes of the generated composite materials, is a crucial part of this proposal.The exploitation of the electrochemical potential of the reduced graphene solutions for the generation of tuneable composite materials is an unique synthetic approach. The advantages of this method are: (i) no further reduction agent needs to be added, thus only one by-product is generated (ii) the concept can be used to synthesize a broad variety of different metal / composite materials (iii) in the reduced graphene solution, predominantly single layered material is present and therefore a successful decoration of both sides will be achieved (iv) the reduction of the metal salts proceed in close proximity to the carbon framework and a strong interaction of the generated particle is anticipated. The study of the chemical and physical properties of the generated materials is a central part of this research proposal. Simultaneously, their promising properties shall be exploited in real word applications. Graphene based cobalt and copper nanoparticles are remarkable eletrocatalyts for the oxygen reduction reaction (ORR) as well as for the carbon dioxide reduction reaction (CO2RR). Based on the different composite materials, a direct correlation between the catalytic activity and the size of the nanoparticles attached to the carbon framework shall be revealed in order to gain mechanistic insights in these reactions.
该项目的目的是定义石墨烯基复合材料的合成,用钴或铜纳米颗粒装饰。基于对限定横向尺寸的还原石墨烯溶液的利用,应控制所产生颗粒的尺寸。确定合成参数的影响以及各种起始石墨材料对生成的复合材料的最终尺寸的影响是该提议的关键部分。利用还原石墨烯溶液的电化学电势来生成可调复合材料是一种独特的合成方法。这种方法的优点是:(i)不需要添加另外的还原剂,因此仅产生一种副产物(ii)该概念可用于合成多种不同的金属/复合材料(iii)在还原的石墨烯溶液中,主要存在单层材料,因此将实现两侧的成功装饰(iv)金属盐的还原在紧邻碳骨架的位置进行,并且预期所产生的颗粒的强相互作用。对生成材料的化学和物理性质的研究是本研究提案的核心部分。同时,它们有前途的性质应在真实的文字应用中加以利用。基于石墨烯的钴和铜纳米颗粒是氧还原反应(ORR)以及二氧化碳还原反应(CO2 RR)的显著电催化剂。基于不同的复合材料,催化活性和附着在碳骨架上的纳米颗粒的尺寸之间的直接相关性将被揭示,以便在这些反应中获得机理的见解。

项目成果

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From Food Waste to Efficient Bifunctional Nonprecious Electrocatalyst.
  • DOI:
    10.1002/chem.201704041
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    F. Hof;Alessandro Boni;Giovanni Valenti;Kai Huang;F. Paolucci;A. Pénicaud
  • 通讯作者:
    F. Hof;Alessandro Boni;Giovanni Valenti;Kai Huang;F. Paolucci;A. Pénicaud
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  • DOI:
    10.1002/chem.201801694
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Pénicaud
  • 通讯作者:
    Pénicaud
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