CO2转化为C2H4对能源和环境的发展具有重要意义,但*CO中间体加氢和C-C偶联步骤的高能垒容易导致C1化合物为主要产物,从而限制了C2H4的生成。
有鉴于此,中山大学廖培钦等人,报道了一种由2,3,9,10,16,17,23,24-八羟基酞菁(II) (PcCu-(OH)8)配体和CuO4节点组成的金属有机框架(PcCu-Cu-O),作为CO2转化为C2H4的电催化剂。
本文要点
1)与离散分子铜酞菁相比(C2H4的法拉第效率(FE)= 25%),PcCu-Cu-O表现出更高的电催化还原CO2生成C2H4的性能,FE为50(1)%,在0.1M KHCO3溶液中在电位为-1.2 V(vs RHE)时的电流密度为7.3 mA cm–2,代表了迄今为止报道的最佳性能。
2)原位红外光谱和控制实验表明,电化学性能的提高可能归因于CuPc单元和CuO4单元之间的协同作用,即CO生成位点(CuO4位点)上的CO可以有效地迁移并二聚化,*CO中间体吸附在C2H4产生位点(CuPc)上,具有较低的C-C二聚化能垒。
总之,该工作为设计和利用具有多个催化活性位点的电催化剂将CO2转化为高价值C2+化合物提供了一种新的策略。
参考文献:
Xiao-Feng Qiu et al. Highly Selective CO2 Electroreduction to C2H4 Using a Metal–Organic Framework with Dual Active Sites. J. Am. Chem. Soc., 2021.
DOI: 10.1021/jacs.1c01466
https://doi.org/10.1021/jacs.1c01466