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南科大許宗祥/汪飛/Rajendran等Chem. Eng. J.: 非外圍八甲基取代助力金屬酞菁高效電催化CO2RR

南科大許宗祥/汪飛/Rajendran等Chem. Eng. J.: 非外圍八甲基取代助力金屬酞菁高效電催化CO2RR電化學CO2還原反應(CO2RR)是最有前景的CO2轉化方法之一,它能夠將CO2轉化為有價值的化學品(如,CO、CH4、HCOOH和CH3OH等)以緩解全球變暖。因此,開發具有高效CO2RR的電催化劑至關重要。
南方科技大學許宗祥汪飛Rajendran Ramachandran等使用簡便的沉淀法合成了一種非外圍八甲基取代的鈷(II)酞菁配合物(N-CoMe2Pc)納米棒。
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與CoPc相比,N-CoMe2Pc納米棒表現出更高的CO2RR活性,因為納米結構和八個甲基顯著增加了電子密度、暴露的活性位點數量和電導率。通過固定在摻氮還原氧化石墨烯(NRGO)上,N-CoMe2Pc的電荷轉移動力學得到進一步改善,通過增加催化劑的化學可及性和導電性來增強電催化CO2RR。
在堿性溶液中,該催化劑在56.4 mA cm-2的CO電流密度下實現了更高的FECO(94.1%),并且在較低電位(-0.6 V vs. RHE)下具有良好的的周轉頻率(TOFCO = 6.2 s-1)。
南科大許宗祥/汪飛/Rajendran等Chem. Eng. J.: 非外圍八甲基取代助力金屬酞菁高效電催化CO2RR
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DFT計算表明,相對于原始鈷(II)酞菁(CoPc),非外圍八甲基取代的鈷(II)酞菁(N-CoMe2Pc)催化劑在低過電位下,在Co表面上表現出增強的CO2吸附和活化。
另外,流通池和堿性電解質裝置促進了N-CoMe2Pc/NRGO納米復合材料的CO2RR活性和選擇性,同時也促進了其傳質并顯著抑制了HER反應,以及更好的堿性電解質導電性。
Non-Peripheral Octamethyl-Substituted Cobalt Phthalocyanine Nanorods Supported on N-Doped Reduced Graphene Oxide Achieve Efficient Electrocatalytic CO2 Reduction to CO. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.133050

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