Small Structures:基于MOF材料的电催化二氧化碳还原

环境中排放的高浓度二氧化碳导致全球变暖,衍生了一系列棘手的问题。为了降低大气中的二氧化碳水平及其相关的有害影响,将二氧化碳转化为增值产品是降低环境中二氧化碳浓度的新兴战略。在各种二氧化碳转化方法中,电催化二氧化碳还原是一条非常有前景的途径。目前制备高活性和选择性的二氧化碳还原电催化剂仍然是一个重要挑战。

金属-有机骨架(MOF)是一种新兴的多孔结构,具有多种可调的结构特性,包括但不限于高的表面积、高效的有机和无机催化中心以及可调的后合成结构。因此MOF基多孔材料是非常有前途的二氧化碳电催化候选材料。MOF衍生材料,即使经过合理的热解,仍保留了其固有的特征,具有大的表面积、孔隙率和均匀分布的活性中心,并增加了电子导电性。

中科大江海龙团队系统综述了MOF基二氧化碳还原电催化剂的研究现状,介绍了提高性能的最新策略,并讨论了其结构-性能关系。主要从催化活性、选择性和稳定性三个方面讨论了MOF催化剂、MOF复合物催化剂以及MOF衍生催化剂的研究进展。

图1  MOF基材料用于电催化CO2还原

作者们首先介绍了电催化CO2RR的热力学、动力学及机理。然后综述了MOF基电催化剂的研究进展,着重于金属、配体以及它们之间的连接对催化性能的调控。之后介绍了MOF电催化剂的功能化修饰,包括对配体的修饰、对金属位点的修饰和与其它结构复合。然后概述了MOF衍生催化剂,通过MOF热解可得到碳/氮掺杂碳基底负载的金属纳米颗粒、金属氧化物、单原子以及无金属的催化剂。作者着重讨论了MOF衍生单原子电催化剂对CO2RR的微环境调控。最后分享了该领域面临的挑战和对未来的展望。

论文信息:

Metal-Organic Framework-based Electrocatalysts for CO2 Reduction

Syed Shoaib Ahmad Shah, Tayyaba Najam, Ming Wen, Shuang-Quan Zang, Amir Waseem, Hai-Long Jiang*

Small Structures

DOI: 10.1002/sstr.202100090

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sstr.202100090