含氮金属有机框架衍生的铜基催化剂电催化还原二氧化碳

将二氧化碳转化为高附加值的燃料和化学品是缓解当前能源和环境危机的有效策略之一。众所周知,铜基纳米材料是电还原二氧化碳的良好催化剂,但仍存在选择性低和耐久性差等缺点。本文中,我们以Cu-NBDC MOF为前驱体,通过退火得到了一种锚定在氮掺杂多孔碳上的Cu_(2)O/Cu催化剂(Cu_(2)O/Cu@NC)。XPS结果显示,Cu_(2)O/Cu@NC中的CuN含量随着退火温度升高而降低。通过电还原二氧化碳测试结果分析,我们发现与不含氮的Cu_(2)O/Cu@C相比,Cu_(2)O/Cu@NC有效抑制了副反应HER,提高了电还原二氧化碳反应的整体催化活性,而且随着Cu-N含量的增加,Cu_(2)O/Cu@NC对乙烯和甲烷的选择性得到显著提高。在400℃退火处理下,Cu_(2)O/Cu@NC的CO_(2)催化效率高于86%(-1.4--1.6V vs.RHE),其中包括20.4%的C_(2)H_(4)(-1.4V vs.RHE)和23.9%的CH4(-1.6V vs.RHE)。相比之下,Cu_(2)O/Cu@C的二氧化碳还原效率最高不足50%,且无明显乙烯和甲烷生成。我们认为这些显著的催化性能差异主要归因于Cu-N有利于稳定二氧化碳还原反应中*CH2中间体的吸附,抑制*H生成氢气。这些结果表明,通过调控氮的掺杂可以有效改变铜基MOF衍生的催化剂的二氧化碳还原路径并提高其催化性能。

二硫桥键钴卟啉二聚体的合成与电催化氧还原性能

成功合成了二硫桥键相连的钴卟啉二聚体2Co。通过循环伏安电化学方法测试,在无水二氯甲烷溶剂中,钴卟啉二聚体展示了3个氧化和2个还原峰,表明此钴卟啉二聚体可以稳定多重负/正电荷。详细研究了在酸性条件下的钴卟啉二聚体的电催化氧还原性能。钴卟啉二聚体的电催化氧还原显示了高稳定性和高活性,测得转移电子数为3.5~3.6之间。钴卟啉二聚体的电催化氧还原性能说明通过二硫键对钴卟啉单体二聚化可以提高钴卟啉的电催化氧还原性能。