Co中心在电化学CO2还原(CO2RR)中具有活性,可以通过改变其配位环境来调节其活性。然而,在均相体系中,由于还原的低配位Co物种的双分子分解,Co中心周围的配位数不容易发生改变。
近日,厦门大学汪骋教授报道了用于电化学CO2RR的负载在二维金属-有机层(MOLs)上的Co中心的第一配位球中N原子数目从2到5的系统性调节。
文章要点
1)N原子来自联吡啶、联吡啶和苯基吡啶配体的组合。Co中心被分离并稳定在MOL上以防止双分子分解。
2)实验结果显示,MOL-Co-Nx(x = 2-5)催化剂具有电化学还原CO2至CO的活性,其活性高度取决于配位N原子的数量,其中MOL-Co-N3在仅380 mV的过电位下显示出2.3 A g-1的最高电流密度和99%的CO法拉第效率。
3)密度泛函理论(DFT)计算结果显示,Co-N3中心的高活性得益于配体场强和开放配位点之间的平衡:高配体场强促进了键合,而开放配位点则具有HCO3-,两者均加速了C-O裂解。
MOLs为系统地研究电催化中开放金属中心的配位环境和反应性之间的关系提供了一个独特的平台。
参考文献
Ying Guo, et al, Tunable Cobalt-Polypyridyl Catalysts Supported on Metal−Organic Layers for Electrochemical CO2 Reduction at Low Overpotentials, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c10719
https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c10719