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復(fù)旦郭佳Angew.: TOF高達(dá)97592 h-1!質(zhì)子/電子供體增強(qiáng)CNT@CMP(CoPc-H2Pc)電催化CO2還原活性

復(fù)旦郭佳Angew.: TOF高達(dá)97592 h-1!質(zhì)子/電子供體增強(qiáng)CNT@CMP(CoPc-H2Pc)電催化CO2還原活性
金屬酞菁(MePc)在將CO2電化學(xué)還原為增值化學(xué)品方面具有廣闊的前景,而含MePc的聚合物的催化活性通常受到有限的分子調(diào)制策略的影響。
基于此,復(fù)旦大學(xué)郭佳團(tuán)隊(duì)通過(guò)通過(guò)Scholl反應(yīng)將CoPc和H2Pc離子熱共聚,合成圍繞碳納米管的超薄共軛微孔聚合物鞘(CNT@CMP(CoPc-H2Pc))。
復(fù)旦郭佳Angew.: TOF高達(dá)97592 h-1!質(zhì)子/電子供體增強(qiáng)CNT@CMP(CoPc-H2Pc)電催化CO2還原活性
復(fù)旦郭佳Angew.: TOF高達(dá)97592 h-1!質(zhì)子/電子供體增強(qiáng)CNT@CMP(CoPc-H2Pc)電催化CO2還原活性
所制備的CNT@CMP(CoPc-H2Pc)鞘超薄、堅(jiān)固且具有微孔結(jié)構(gòu);H2Pc抑制了CoPc的分解,并增加了CMP網(wǎng)絡(luò)中原子分散的Co位點(diǎn)的數(shù)量。此外,H2Pc可以作為電子供體,促進(jìn)單原子CoN4中心的親核性,并控制局部質(zhì)子傳遞以促進(jìn)CO2的結(jié)合和轉(zhuǎn)化。
因此,質(zhì)子/電子供體的協(xié)同作用下,CNT@CMP(CoPc-H2Pc)可以選擇性地將CO2還原為CO,表現(xiàn)出極高的選擇性和穩(wěn)定性。
復(fù)旦郭佳Angew.: TOF高達(dá)97592 h-1!質(zhì)子/電子供體增強(qiáng)CNT@CMP(CoPc-H2Pc)電催化CO2還原活性
具體而言,在0.5 M KHCO3溶液中,CNT@CMP(CoPc-H2Pc)具有低的起始電位(≈0.3 V)、出色的周轉(zhuǎn)頻率( -0.65 V,97592 h-1)和大電流密度(> 200 mA cm-2),并且其可以在寬電位窗口中(-0.6 V至-1.1 V,F(xiàn)ECO>93%)以高法拉第效率選擇性地將CO2還原為CO(-0.9 V時(shí)最高97%)。
CNT@CMP(CoPc-H2Pc)催化劑對(duì)于提高金屬中心的電催化活性具有雙重作用,更重要的是,該項(xiàng)工作的研究結(jié)果為設(shè)計(jì)基于酞菁的高性能聚合物催化劑提供了新思路。
Proton/Electron-Donors Enhancing Electrocatalytic Activity of Supported Conjugated Microporous Polymers for CO2 Reduction. Angewandte Chemie International Edition, 2021. DOI: 10.1002/anie.202115503

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