热合成金属有机骨架(MOF)与电极表面接触不良,严重阻碍了CO2在MOF上的高效电还原,造成产物法拉第效率(FE)低,催化剂电化学稳定性差等问题。
近日,中科院化学研究所韩布兴院士,英国曼彻斯特大学Sihai Yang,Martin Schröder教授报道了在锑箔上通过电合成MFM-300(In),成功制备出一种MOF基电极(MFM-300(In)-e/In),并对其电化学还原CO2的活性进行了研究。
文章要点
1)与MFM-300(In)/碳纸电极相比,采用电合成的MFM-300(In)-e/In电极的电导率提高了1个数量级。
2)MFM300(In)-e/In在-2.15 V的外加电位下,具有46.1 mA cm-2的电流密度,FEHCOOH高达99.1%。
3)研究发现,电合成的MOF在In3+位点以附加骨架的形式存在结构缺陷,同时与提高的电荷转移能力相结合,极大地促进了CO2向自由基的活化。此外,利用密度泛函理论(DFT)计算揭示了其催化机理。
MFM-300(In)-e/In电极的简便制备及其出色的电化学稳定性为开发高效的CO2还原电催化剂提供了一条新途径。
Xinchen Kang, Quantitative Electro-Reduction of CO2 to Liquid Fuel over Electro-Synthesized Metal−Organic Frameworks, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI:10.1021/jacs.0c05913
https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c05913