北理工在二維共軛MOFs材料的設(shè)計合成及高效電催化二氧化碳還原領(lǐng)域取得進展
發(fā)布日期：2021-05-19 供稿：前沿交叉科學(xué)研究院
編輯：包長青 審核：唐水源 閱讀次數(shù)：
HATNA-Cu-MOF的二氧化碳轉(zhuǎn)化性能
全球氣候變化是人類面臨的重大生存挑戰(zhàn),。隨著石化資源的普遍使用,，大氣層中的二氧化碳濃度已經(jīng)由工業(yè)革命之前的278 ppm快速增長至420 ppm，給全球環(huán)境帶來了深刻影響,。盡管我國二氧化碳排放已經(jīng)出現(xiàn)下降趨勢,，但年總體排放量仍接近全球排放的三分之一。為此,，我國提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值,，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和” 的國家自主貢獻(xiàn)新舉措?！白龊锰歼_(dá)峰,、碳中和工作”是我國“十四五”期間的重點任務(wù)之一。碳中和是指到2060年,，采取各種途徑使得排放的二氧化碳全部抵消,。利用可再生的清潔能源，通過化學(xué)方法實現(xiàn)二氧化碳的捕獲與轉(zhuǎn)化是一種極富潛力的途徑,。
日前,，北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院李鵬飛特別副研究員與化學(xué)化工學(xué)院王博教授合作，設(shè)計并合成了基于六氮雜三萘撐（HATNA-6OH）結(jié)構(gòu)單元的新型二維銅基共軛MOFs材料,。通過合理設(shè)計反應(yīng)條件,，選擇性地利用HATNA-6OH配體中的鄰苯二酚單元與金屬銅離子進行配位,，得到了具有CuO4配位中心的二維共軛HATNA-Cu-MOF。
由于HATNA-Cu-MOF表現(xiàn)出較強的二氧化碳吸附能力和良好的導(dǎo)電性,，他們探索了HATNA-Cu-MOF的電催化二氧化碳還原性能。研究結(jié)果表明HATNA-Cu-MOF表現(xiàn)出高的二氧化碳還原產(chǎn)生甲烷的選擇性,，其法拉第效率高達(dá)78%,。另外，HATNA-Cu-MOF具有良好的穩(wěn)定性,，其二氧化碳還原電流密度和選擇性在長達(dá)12 小時的電催化過程中未發(fā)生明顯的衰減,。
該工作不但拓展了二維MOFs的配體類型，同時還發(fā)展了配位模式調(diào)控的策略,。所提出的二維MOFs催化劑設(shè)計理念為提升電催化二氧化碳還原的選擇性和穩(wěn)定性提供了新的思路,。
上述研究成果得到了國家自然科學(xué)基金和北京理工大學(xué)的支持。北理工前沿院博士生劉艷則為第一作者,，李鵬飛特別副研究員與王博教授為共同通訊作者,，北理工為第一通訊單位。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202105966
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