Synthesis of well-defined sub-10 nm coin metal nanoparticles and the electrochemical application for the carbon dioxide reduction reaction

Abstract

The CO2RR offers a possible long-term storage technology for energy sources and chemicals. For this, the CO2RR electrocatalysts need to be further developed. Sub-10 nm coin metal nanoparticles (NP) are of great interest for this purpose. The aim of this work is to make a contribution in three parts, with the first part focused on the synthesis of < 10 nm coin metal NP. In the second part, the post-treatment of the NP supported onto industrial carbon materials and CNTs was conducted to remove the stabilizer. This post-treatment was investigated according to the removal of the stabilizer of the bulk material and the surface of the Gold nanoparticles (AuNP). In the third part, the low overpotential region was investigated for the CO2RR capability of AuNPs supported on three different common carbon supports. The results demonstrated that only AuNPs on CNTs produced CH2O, while AuNPs on industrial carbon materials yielded CO as a product. Furthermore, all three samples showed H2 evolution.

Die CO2RR bietet sich als mögliche Speichertechnologie für Energieträger und Chemikalien an. Zur Weiterentwicklung dieser, müssen die Elektrokatalysatoren tiefgehend untersucht werden. Hier sind < 10 nm Münzmetall Nanopartikel (NP) von großem Interesse. Ziel dieser Arbeit ist es hier einen Beitrag zu leisten. Der erste Teil befasst sich mit der Synthese von Münzmetall Nanopartikeln < 10 nm. Im zweiten Teil wurden diese NP auf Industrieruß und CNTs geträgert und die Stabilisator Entfernung von den NP am Bulk Material und Oberflächenspezifisch untersucht. Es konnten mindestens 89 % des Stabilisators entfernt werden. Für Goldnanopartikel (AuNP) wurden die dabei auftretenden Alterungseffekte untersucht. Im dritten Teil werden die AuNP auf drei verschiedenen Kohlenstoffträgern hinsichtlich der elektrochemischen CO2RR im Bereich geringer Überpotentiale untersucht. Dies zeigte das AuNP auf CNT CH2O bilden während AuNP auf Industrierußen CO bilden. Bei allen Katalysatoren trat H2-Entwicklung auf.