金属有机骨架（MOF）是一种很有前途的电催化材料，但现有的大多数MOF缺乏导电性，从而限制了其在该领域的有效利用。

近日，美国伊利诺伊大学芝加哥分校Amin Salehi-Khojin，阿贡国家实验室Larry A. Curtiss报道了一种具有具有优异的电催化活性的2D铜（Cu）基导电MOF，即铜四羟基醌（Cu-THQ），其在低过电位下，可催化水中二氧化碳还原反应（CO₂RR）。

文章要点

1）实验结果显示，平均横向尺寸为140 nm的Cu-THQ纳米片（NFs）对催化CO₂RR反应具有可忽略的16 mV过电位，相对于RHE，在-0.45 V时的高电流密度达到了173 mA cm^-2 ，对CO产生的平均法拉第效率（FE）约为91％，同时周转频率高达20.82 s^-1。在低过电位范围内，其CO生成电流密度分别是目前最先进的MOF催化剂和MOF衍生催化剂的35倍和25倍以上。

2）operando Cu K边X射线近边吸收谱和密度泛函理论计算表明，在CO₂RR过程中存在还原的Cu（Cu⁺）物种，反应后Cu（Cu⁺）可逆地转化为Cu²⁺。

这种具有突出CO₂RR电催化性能的导电MOFs（c-MOFs）为设计具有高能量密度的电化学体系开辟了一条新的途径。

参考文献

Leily Majidi, et al, 2D Copper Tetrahydroxyquinone Conductive Metal–Organic Framework for Selective CO₂ Electrocatalysis at Low Overpotentials, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202004393

https://doi.org/10.1002/adma.202004393