化石燃料的大量使用产生了大量的二氧化碳，造成能源危机。研究人员致力于寻求和开发方便有效的策略来降低大气中二氧化碳浓度，缓解环境和能源问题。
近日，中科院福建物构所Yuan-Biao Huang提出了一种含氧物质协调策略，以在 O2 存在的情况下促进 CO2 电还原。
文章要点
1）二维 (2D) 共轭金属共价有机骨架 (MCOF)，表示为 NiPc-Salen(Co)2-COF，由具有明确 NiN4-O 位点的 Ni-酞菁 (NiPc) 单元和开发并合成了具有双核 Co-N2O2 位点的 salen(Co)2 部分，用于增强有氧条件下的 CO2RR。
2）在O2存在的情况下，NiPcSalen(Co)2-COF中与ORR中间体*OOH配位的Co位点之一可以降低CO2分子活化的能垒并稳定关键中间体*COOH CO2RR 位于邻近的 Co 中心上空。此外，氧物种轴向配位的Ni-N4-O位点有利于降低CO2RR中间体*COOH形成的能垒。
3）因此，NiPcSalen(Co)2-COF 表现出高耐氧 CO2RR 性能，与可逆氢电极 (RHE) 相比，在 -1.0 V 时实现了 97.2% 的出色 CO 法拉第效率 (FECO) 和 40.3 mA cm–2 的高 CO 部分电流密度在存在 0.5% O2 的情况下，–1.1 V 时，优于纯 CO2 原料气中的值（FECO = 94.8%，jCO = 19.9 mA cm–2 ）。值得注意的是，NiPc-Salen(Co)2-COF在-0.8 V、0.5% O2的流通池反应器中实现了128.3 mA cm-2的工业级电流密度，高于纯CO2气氛中的电流密度（ jCO = 104.8 mA cm–2 )。值得注意的是，在 -1.0 V 下，在 5% O2 存在的情况下，仍能实现 86.8% 的优异 FECO。
这项工作提供了一种有效的策略，通过利用 ORR 的 *OOH 中间体来提高 CO2 在 O2 气氛下实现 CO2RR电还原。
参考文献
Hui Guo, et al, Boosting CO2 Electroreduction over a Covalent Organic Framework in the Presence of Oxygen, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202319472
https://doi.org/10.1002/anie.202319472
