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研究人员为解决 CO2转化难题,研究极性配体框架,发现其可提升 CO2转化效率。
在二氧化碳(CO
2)还原的众多产物中,一氧化碳(CO)在工业应用方面最具潜力,且相对容易制备。然而,吸附态的 CO 中间产物与催化位点之间的相互作用,使得 CO
2转化为 CO 的过程变得复杂。控制活性位点上中间产物的吸附与解吸,为引导电催化反应提供了一种策略。通过理论计算、原位光谱电化学测量(operando spectroelectrochemical measurements)以及电化学测试相结合的方法,研究发现极性配体框架对 * CO 的吸附有显著影响,能够增强 CO
2转化为 CO 的选择性。这项研究在概念上取得了进展,展示了极性配体框架如何调节中间产物的动力学,进而提高了电化学 CO
2转化的效率。
亮点
- FeA-CoC 双金属共价有机框架(COF)在 CO2电还原反应中,CO 的选择性达到 98%。
- 原位光谱(Operando spectroscopy)揭示,配体调控的 * CO 解吸是关键机制。
- 杂原子位点降低了 dz2能带中心,减弱了 * CO 的吸附强度。
总结
操控活性位点上中间产物的吸附 / 解吸,是引导特定电催化路径的一种有前景的策略。在高过电位区域,CO 从活性位点的解吸是电化学 CO2转化为 CO 过程中的主要限制因素,这凸显了控制CO 吸附强度的必要性。研究报道了一系列结构明确的酰胺连接的共价有机框架(COFs),这些框架由交替的四氨基苯基卟啉和四羧基苯基卟啉构建块组成,具有 M1和 M2位点(M1/M2=Co,Fe)。电化学测试和计算模型表明,极性配体框架在调节 * CO 吸附方面起着关键作用,原位光谱电化学测量也支持了这一结论。理论计算将这种调节归因于过渡金属 dz2能带中心的差异,这种差异是由极性胺键的层内电荷转移驱动的。这项工作强调了极性配体在优化中间产物吸附和提高 CO2转化效率方面的重要性。