DYNACAT: Dinamične fazne formacije in razvoj elektrokatalizatorjev za izboljšano zajemanje in pretvorbo ogljika
Oznaka in naziv projekta
Z2-50057 DYNACAT: Dinamične fazne formacije in razvoj elektrokatalizatorjev za izboljšano zajemanje in pretvorbo ogljika
Z2-50057 DYNACAT: DYNAmic phase formations and evolutions of the electroCATalysts for enhanced carbon capture and conversion
Logotipi ARIS in drugih sofinancerjev
Projektna skupina
Vodja projekta: dr. Sorour Semsari Parapari
Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS
Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS
Vsebinski opis projekta
Vsebina raziskovalnega projekta
SLO
Podnebne spremembe in energetska kriza sta dandanes najbolj zaskrbljujoči težavi v človeški družbi. Za reševanje le teh je potrebno najti nač zmanjšanje sproščanja CO2 v ozračje in zmanjšanje uporabe fosilnih goriv, tako da jih nadomestimo z zeleno energijo. Elektrokemijska redukc CO2 (CO2RR) je način, pri katerem se CO2 uporablja za proizvodnjo dragocenih več-ogljičnih kemikalij in goriv, in lahko tako ublaži obe težavi. T elektrokemijski postopek je lahko učinkovit le, če se za spodbujanje redukcijske reakcije uporabljajo visoko aktivni elektrokatalizatorji, katerih lastnosti so močno odvisne od morfologije, oblike in strukture uporabljenih materialov. Z ustreznimi karakterizacijskimi orodji je pomembno razumeti razmerje med strukturnimi lastnostmi in učinkovitostjo teh katalizatorjev. Resnično naravo reakcij je mogoče odkriti le, če jih preučuje realnih ali vsaj blizu realnim pogojem; z in-situ karakterizacijskimi metodami. Elektrokemijska in-situ presevna elektronska mikroskopija s teko celico (EC-LC TEM) je tehnika, ki lahko zagotovi primerno korelacijo med tvorbo faze in razvojem z elektrokemijsko aktivnostjo, hkrati pa opazu proces v tekočem okolju v realnem času z neprimerljivo prostorsko, časovno in energijsko ločljivostjo. S to najsodobnejšo tehniko ni mogoče z le morfologije, temveč tudi strukturo, kemično sestavo in razvoj elektronske strukture ob hkratnem snemanju elektrokemijskih lastnosti. S postopkom elektrodepozicije je možno neposredno sintetizirati preučene materiale v tekoči celici TEM z nadzorom želene oblike / strukture za učinkovitost ustrezne katalitske reakcije, v povezavi z elektrokemičnimi podpisi. Sintetizirane strukture bi lahko nadalje analizirali glede njihovi katalitičnih lastnosti. V tem projektu je predlagana analiza elektrodepozicije in elektrokatalitske učinkovitosti bakra in zlata za načrtovanje visoko učinkovitih elektrokatalizatorjev za CO2RR. Tehnika TEM elektrokemijske tekočinske celice in-situ se bo uporabljala za preučevanje procesov v realnih reakcijskih pogojih s pomočjo tekočega elektrolita, hkrati pa spremljala razvoj v realnem času. S korelacijo oblike / strukture nanosov Cu in Au elektrokemičnimi podpisi bomo dosegli temeljno razumevanje tvorbe in rasti faze katalizatorja. Poleg tega bodo sintetizirane strukture Cu in A reducirnih pogojih izpostavljene CO2 nasičenim elektrolitom, njihov razvoj med katalizacijsko reakcijo pa bo spremljan in povezan z elektrokemijskimi lastnostmi. Poleg tega bo razvit model radiolize za zanesljivo interpretacijo opazovanih pojavov pod visokoenergijskim elektronskim snopom. Poskusi ex-situ TEM bodo izvedeni pred poskusi na kraju samem, najprej, da se določijo ustrezni parametri procesa za eksperimente in-situ in drugič, da se ustvari primerjalno merilo za mikroskopska opazovanja. Združeni rezultati in-situ, ex-situ in modeliranja b med seboj povezani, da se bo razumelo katalitske strukture in njihov razvoj v dejanskih reakcijskih pogojih. Pridobljeni eksperimentalni rezulta podlagi odnosov morfologija-struktura katalizatorja katalizatorja v kombinaciji z modelom radiolize bodo uporabljeni za oblikovanje in oblikova katalizatorjev z večjo aktivnostjo / selektivnostjo / stabilnostjo za reakcije pretvorbe CO2 z visokim izkoristkom v izdelke z več ogljikovimi oglj dodano vrednostjo.
ANG
The climate change and energy crises are two of the most pressing problems now facing humanity. To mitigate these matters, it is imperative ways to reduce CO2 in the atmosphere and to reduce the usage of fossil fuels by replacing them with green energy. The electrochemical reduc CO2 (CO2RR) is an emerging methodology in which CO2 is used to produce valuable multi-carbon chemicals and fuels, and therefore address CO2 emissions and energy crises. This electrochemical process can only be efficient if high-activity electrocatalysts are used to promote the reduction reaction, and the properties of these catalysts are highly dependent on the morphology, shape and structure of the used materials. I utmost importance to understand the relation between structure-property and efficiency of these catalyst by proper characterization tools. ThE nature of reactions can only be unveiled if they are studied in real or close-to-real conditions, i.e. in-situ characterization methods. In-situ electrochemical liquid cell transmission electron microscopy (EC-LC TEM) is a highly promising technique emerging to provide a reasonable correlation between phase formation and evolution with regard to the electrochemical activity, while observing real-time processes in a liquid environment with unprecedented spatial, temporal and energy resolutions. With this state-of-the-art technique, not only the morphology, but alstructure, chemical composition, and electronic structure evolutions can be detected and measured, while simultaneously recording the electrochemical signature. Using electrodeposition process, it is possible to directly synthesize the studied materials in the liquid cell with condesired shape/structure for higher efficiency of relevant catalytic reactions, in correlation to electrochemical signatures. The as-synthesized structures may be further analyzed for their catalytic properties. In this project, the electrodeposition and electrocatalytic performance analysis of copper and gold for designing high-efficiency electrocatalysCO2RR is proposed. The in-situ electrochemical liquid cell TEM technique will be used to study the processes under real reaction conditions usliquid electrolyte, while monitoring the phase formation and evolution in real time. By correlating the shape/structure of the Cu and Au depositthe electrochemical signatures, a fundamental understanding of the catalyst phase formation and growth will be achieved. Furthermore, the asynthesized Cu and Au structures will be exposed to CO2-saurated electrolytes in reducing conditions, and their evolution during the catalysis reaction will be monitored and correlated to electrochemical properties. An established radiolysis model will be adapted for the conditions usethese experiments for reliable interpretation of the observed phenomena under the high-energy electron beam. Ex-situ TEM experiments will bconducted prior to in-situ experiments to determine appropriate process parameters for in-situ experiments, and to generate comparative benchmarks for microscopic observations. The correlation of in-situ and ex-situ results with regards to the radiolysis modelling will be used toan understanding of catalytic particles phase formation. The as-synthesized structures will be further exposed to the CO2-saturated solutions their evolutions under such conditions will be evaluated. The obtained experimental results based on catalyst morphology-structure-property relationships will form the fundaments to formulate and design catalysts with increased activity/selectivity/stability for high-yield CO2 conversreactions into value-added multicarbon products and fuels, opening the way for radically less CO2 entering the atmosphere while creating newmarkets for CO2 derived products.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.
Faze projekta in opis njihove realizacije
Bibliografske reference
https://bib.cobiss.net/bibliographies/si/webBiblio/bib201_20220224_193433_a328590179.html
https://www.researchgate.net/profile/Sorour-Semsari-Parapari