分子编织的阴离子共价有机框架,用于高选择性电催化转化CO2到CO
Fentahun Wondu Dagnaw1, Karim Harrath2,3, Tao Zheng1
1Department of Chemistry, Key Laboratory for Preparation and Application of Ordered Structural Materials of Guangdong Province, and Guangdong Provincial Key Laboratory of Marine Disaster Prediction and Prevention, Shantou University, Guangdong, 515063, P. R. China.
新的共价有机框架 (COFs) 提高了气候变化缓解的电催化二氧化碳减排 (CO2R). 这些阴离子COF显示出更好的二氧化碳捕获和选择性转化成有价值的化学物质,如一氧化碳.
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:
- 开发高效的电催化剂来减少二氧化碳 (CO2R) 对于减缓气候变化至关重要.
- 共价有机框架 (COF) 为催化应用提供可调节的结构.
- 在CO2R中实现对有价值化学品的高选择性仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 设计和合成用于电催化CO2R的新型分子编织的阴离子COF.
- 研究这些COF的二氧化碳吸附,导电性和催化性能.
- 加强二氧化碳的捕获和选择性转化为高价值化学品.
主要方法:
- 合成两种基于铜的共价有机框架 (CuCOF和CuCOF+) 与铜 (I) -双罗林复合体.
- 使用气体吸附和电化学分析进行表征.
- 电催化CO2R测量和密度函数理论 (DFT) 计算.
主要成果:
- 与CuCOF (42.92%) 相比,CuCOF+在CO2R中显示出更高的CO选择性 (57.81%) 和CuCOF (42.92%) 在CO2R中.
- 加载纳米粒子 (Pd) 进一步提高了CO选择性,达到84.97% (CuCOF-Pd) 和95.45% (CuCOF+-Pd).
- 阴离子COF为CO2R提供了有效的微环境,增强了电荷转移和催化活性.
结论:
- 分子编织的阴离子COF是电催化二氧化碳捕获和转换的有效平台.
- 设计的CuCOF+材料显示出对CO产生有前途的选择性.
- 这项工作推进了在可持续化学合成和碳利用中使用阴离子COF的应用.
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