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港城大/有機(jī)所AM:Co基納米片:高效電催化CO2RR制甲醇

2023-11-24 14:58 作者:電化學(xué)與電催化  | 我要投稿


金屬卟啉和金屬酞菁因其可調(diào)節(jié)的產(chǎn)物選擇性,正逐漸成為一種具有前景的用于二氧化碳還原反應(yīng)(CO2RR)的共價有機(jī)納米片(CONs)重要材料。然而,現(xiàn)有的CONs主要產(chǎn)物是CO,使其實現(xiàn)高效生產(chǎn)甲醇仍是一項艱巨挑戰(zhàn)?;诖耍?strong>香港城市大學(xué)葉汝全教授和中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)所田佳研究員等人報道了超薄、陽離子Co基酞菁的CONs,首次用于電化學(xué)CO2RR制甲醇,在-0.74 V處部分電流密度達(dá)到90.3 mA ·cm-2,其FECH3OH為38.7%。這項工作突顯了陽離子CONs作為CO2RR六電子還原制甲醇催化劑的巨大潛力。


VASP解讀

通過DFT計算重要中間體的吸附能、關(guān)鍵步驟的ΔG和態(tài)密度(DOS)進(jìn)一步探討外圍官能團(tuán)的對CO2RR活性的影響。計算CoTAPc、CoTIminePc和CoTIminiumPc對的*CO吸附能,分別為-0.047、-0.037和-0.233 eV,表明CoTIminiumPc具有最有利的CO吸附性質(zhì)。進(jìn)一步計算了*CO→*CHO的ΔG,在CoTIminiumPc上更有利于反應(yīng)發(fā)生;為了進(jìn)一步了解外圍官能團(tuán)如何改變催化劑的電子結(jié)構(gòu),計算了CoTAPc、CoTIminePc和CoTIminiumPc的DOS和Co d帶中心。與CoTAPc和CoTIminePc相比,CoTIminiumPc表現(xiàn)出顯著的電子結(jié)構(gòu)偏移。CoTAPc、CoTIminePc和CoTIminiumPc的d帶中心分別為-0.91、-0.93和-0.76 eV,表明CoTIminiumPc具有最強(qiáng)的吸附能力。這也與計算的*CO結(jié)合能一致。


Ultrathin, Cationic Covalent Organic Nanosheets for Enhanced CO2 Electroreduction to Methanol. Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202310037.

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