1. Molecular engineering of a cobalt-based electrocatalytic nanomaterial for H2 evolution under fully aqueous conditions
- Author
-
Bruno Jousselme, Marc Fontecave, Adeline Leyris, Murielle Chavarot-Kerlidou, Vincent Artero, Eugen S. Andreiadis, Serge Palacin, Jacques Pécaut, Phong D. Tran, Muriel Matheron, Pierre-André Jacques, Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Chimie des Surfaces et Interfaces (LCSI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Conception pour Imageurs et Biopuces (LCIB), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Collège de France - Chaire Chimie des processus biologiques, Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques (LCPB), Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-07-BLAN-0298,CatH2,Synthetic and Biosynthetic Catalysts for H2 production(2007), ANR-11-LABX-0003,ARCANE,Grenoble, une chimie bio-motivée(2011), GON, Nathalie, Blanc - Synthetic and Biosynthetic Catalysts for H2 production - - CatH22007 - ANR-07-BLAN-0298 - BLANC - VALID, Grenoble, une chimie bio-motivée - - ARCANE2011 - ANR-11-LABX-0003 - LABX - VALID, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Laboratoire d'Electronique et des Technologies de l'Information (CEA-LETI), Université Grenoble Alpes (UGA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB - UMR E3), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biosciences et de Biotechnologies de Grenoble (ex-IRTSV) (BIG), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Collège de France (CDF), Collège de France (CdF), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Chaire Chimie des processus biologiques, and Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
- Subjects
Hydrogen ,Hydrogen-evolution ,General Chemical Engineering ,Inorganic chemistry ,Carbon nanotubes ,chemistry.chemical_element ,02 engineering and technology ,Carbon nanotube ,010402 general chemistry ,Electrochemistry ,Electrocatalyst ,7. Clean energy ,01 natural sciences ,law.invention ,Nanomaterials ,Catalysis ,Functional models ,law ,[CHIM] Chemical Sciences ,Cobaloximes ,Overpotentials ,[CHIM]Chemical Sciences ,WATER-OXIDATION ,Heterogeneous catalysis ,Iridium complexes ,Polyoxometalate ,Aqueous solution ,[CHIM.CATA] Chemical Sciences/Catalysis ,[CHIM.CATA]Chemical Sciences/Catalysis ,General Chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,0104 chemical sciences ,Water_oxidation ,chemistry ,Mechanism ,0210 nano-technology ,Cobalt - Abstract
International audience; The viability of a hydrogen economy depends on the design of efficient catalytic systems based on earth-abundant elements. Innovative breakthroughs for hydrogen evolution based on molecular tetraimine cobalt compounds have appeared in the past decade. Here we show that such a diimine–dioxime cobalt catalyst can be grafted to the surface of a carbon nanotube electrode. The resulting electrocatalytic cathode material mediates H2 generation (55,000 turnovers in seven hours) from fully aqueous solutions at low-to-medium overpotentials. This material is remarkably stable, which allows extensive cycling with preservation of the grafted molecular complex, as shown by electrochemical studies, X-ray photoelectron spectroscopy and scanning electron microscopy. This clearly indicates that grafting provides an increased stability to these cobalt catalysts, and suggests the possible application of these materials in the development of technological devices
- Published
- 2012
- Full Text
- View/download PDF