支春义Angew：金属有机聚合物分子工程促进硝酸盐电还原制NH3和锌-硝酸盐电池

MOF的结构明确，并且功能可调控，是具有前景的单一位点催化剂用于电催化还原NO₃^–制备高附加值NH₃。

在此，香港城市大学支春义团队提出一种分子工程增强NO₃^–电催化还原制备NH₃的方法，这种分子工程通过向MOF引入羰基官能团的方式精确调控金属位点的电子结构。具体而言，因为羰基官能团具有拉电子作用，金属催化位点的电子结构转变为缺电子状态，促进NO₃^–吸附和加氢转化为NH₃。相比于CuBTA的NO₃^–转化为NH₃的催化活性非常低，CuTABQ的NO₃^–转化反应NH₃法拉第效率达到97.7 %。

图1. 理论计算

总之，该项工作提出的分子工程策略具有普适性优势，比如Co或者Ni等金属位点MOF的电催化转化反应都表现改善的NO₃^–转化为NH₃催化活性。基于CuTABQ构筑Zn-NO₃^–电池的功率密度达到12.3 mW cm^-2。因此该项工作展示了在分子尺度进行理性设计金属催化剂，能够改善NO₃^–还原制备NH₃的性能。

图2. 电化学性能

Molecular Engineering of a Metal-Organic Polymer for Enhanced Electrochemical Nitrate-to-Ammonia Conversion and Zinc Nitrate Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202309930

支春义Angew：金属有机聚合物分子工程促进硝酸盐电还原制NH3和锌-硝酸盐电池

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