开发高效的电催化剂是实现CO2电化学还原转化为增值化学品和燃料选择性生产的关键。

近日，华中科技大学夏宝玉教授报道了开发了一种氨基官能化的铟-有机骨架（MIL-68(In)-NH₂），可以有效地电还原CO₂以生成甲酸盐。

文章要点

1）研究人员通过模块组装在配体对苯二甲酸（H₂BDC）中引入氨基形成无机骨架，实现了氨基功能化MIL-68(In)-NH₂的设计和制备。这些氨基官能团以自由基的形式参与骨架的构建，而不是与In位点配位。扫描电子显微镜（SEM）观察证实了MIL-68(In)和MIL-68(In)-NH₂的纳米棒状形貌，表明氨基的引入并没有改变配体和In位点之间的配位方式。

2）实验结果显示，在液相流动池中进行CO₂还原制甲酸盐时，在-1.1 V下（与可逆氢电极相比），所制备的复合电催化剂的法拉第效率高达94.4%，部分电流密度为108 mA cm⁻²。此外，它还可在3.4 V电压下提供约800 mA cm⁻²的高电流密度，用于在气相流动池中生产甲酸盐。

3）研究发现，一方面In基骨架在电催化过程中不可避免地同时受到还原和重构的影响。另一方面，保留良好的氨基通过稳定CO₂^·−中间体，显著改善了CO₂的吸附，促进了CO₂的活化和加氢，从而实现了CO₂向甲酸盐的高效转化。

这项工作展示了通过模块化框架组装概念与优化的反应器结构设计相结合对复合催化剂进行有效的改性，并为实际CO₂转化的开发以及今后的研究提供了重要的启示。

参考文献

Zhitong Wang, et al, Efficient Electroconversion of Carbon Dioxide to Formate by a Reconstructed Amino-functionalized Indium-Organic Framework Electrocatalyst, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202107523

https://doi.org/10.1002/anie.202107523