金属有机单层构筑吡啶协同位点增强CO2RR

厦门大学化学化工学院汪骋教授课题组在金属有机单层(MOL)上构造原卟啉钴和吡啶催化位点用于电催化CO2还原反应方面取得进展。相关研究成果“Cooperative Stabilization of the [Pyridinium-CO2 -Co] Adduct on a Metal–Organic Layer Enhances Electrocatalytic CO2 Reduction”在线发表于J. Am. Chem. Soc (DOI:10.1021/jacs.9b09227)。



吡啶/吡啶氢(py/pyH+)作为一种助催化剂被发现可以应用在金属和半导体电极上来提高电催化CO2还原(CO2RR)性能。此外,氮掺杂碳材料有吡啶位点的催化剂也通常具有高效的CO2RR性能。然而,吡啶/吡啶氢(py/pyH+)的催化作用机理尚不明确。

在该研究中,他们在金属有机单层(MOL)的次级结构单元上修饰原卟啉钴(CoPP),巧妙地利用CoPP与MOL本身的吡啶氢位点协同催化CO2还原。结合原位红外测试、动力学实验、同位素实验以及DFT理论计算,证明了CoPP和MOL上的吡啶参与了CO2活化中间体[pyH+--O2C-CoPP]的形成。MOLs的结构特点使设计这一独特的催化位点成为了可能。

厦门大学化学化工学院博士研究生郭莹和史文颉为论文共同第一作者,杨慧娟博士和叶进裕老师在电化学和原位红外测试给予了帮助,博士研究生何权烽帮助完成COMSOL模拟,硕士毕业生曾中铭、博士研究生贺莘茹和黄瑞芸老师参与了部分工作。研究工作得到科技部重点研发计划(批准号:2016YFA0200702)和国家自然科学基金(批准号:21671162、21721001)等项目的资助。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b09227

发布日期:2019/12/25 发布者:网站管理员 点击数:109