超薄,阴离子共价有机纳米片用于增强CO2电还原到甲醇

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 催化剂是一种催化剂.

背景情况:

• 金属和金属是共价有机纳米薄膜 (CONs) 中的关键成分,用于减少二氧化碳.
• 现有的CONs主要产生CO,通过多电子通路阻碍高效的甲醇 (CH3OH) 合成.

研究的目的:

• 开发基于-酸的超薄,阴离子CONs,以改善电化学CO2到CH3OH的转化.
• 通过最大限度地减少进化来增强甲醇的选择性和生产.

主要方法:

• 合成基于-氨酸的超薄,阴性CONs (-CONs),其中包含四级基.
• 在流电池中对二氧化碳还原反应 (CO2RR) 的 iminium-CONs 的电化学评估.
• 与原始 CoTAPc 和中性 imine-CONs 的性能比较.

主要成果:

• 与对照组相比,Iminium-CONs对甲醇生产具有显著增强的选择性,其部分电流密度 (jCH3OH) 提高了711%和270%.
• 在优化条件下,在 -0.78 V 时达到 91.7 mA cm-2 的高jCH3OH.
• 在配合装置中,以最小的副产品形成实现了54%的全球甲醇法拉代克效率 (FECH3OH).

结论:

• 阴离子iminium-CONs为高效的电化学六电子降低CO2到甲醇提供了一个有前途的平台.
• 超薄的形态和结的网站促进了甲醇合成的快速多电子转移.
• 减少进化活动进一步提高了甲醇选择性,解决了CO2RR的一个关键挑战.