Solid-state synthesis of Cu nanoparticles embedded in carbon substrate for efficient electrochemical reduction of carbon dioxide to formic acid

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作者
Fangqi Yang,Chang Jiang,Mingfeng Ma,Fenghao Shu,Xinyu Mao,Weikang Yu,Jun Wang,Zheling Zeng,Shuguang Deng
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:400: 125879-125879 被引量:47
标识
DOI:10.1016/j.cej.2020.125879
摘要

Abstract Electrochemical reduction of CO2 into formic acid (HCOOH) is an appealing approach to mitigate the CO2 emission problem and achieve a carbon-neutral cycle but remains a challenge. Herein, we present a novel strategy to prepare Cu nanoparticles embedded in carbon substrate (Cu NPs@C) as efficient CO2 reduction reaction electrocatalysts for highly selective HCOOH production. The uniformly distributed Cu nanoparticles are responsible for the high faradaic efficiency of HCOOH of 78% at −1.0 V (RHE) and yield of 82.8 μmol h−1 cm−2 at −1.2 V (RHE). Moreover, the detailed density functional theory (DFT) calculations have demonstrated that the high activity and selectivity for HCOOH production was attributed to the synergy effects of exposed Cu (111) facets and carbon substrate. The charges transferred from Cu induces a charge-rich environment on the carbon surface, which enhances the *OCHO adsorption and boosts the HCOOH formation. This work paves a new way to synthesize novel Cu-based electrocatalysts for efficient production of HCOOH.
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