武大彭天右/李仁杰Small：超低过电位！CoPor-N3聚合物用于光电催化CO2RR

2023年10月10日下午7:19 • 顶刊解读

带有单原子催化位点(MN₄)的卟啉和酞菁配合物是有前景的CO₂还原反应(CO₂RR)电催化剂，其活性可以通过调节配体和/或金属中心来提高。此外，它们的光敏特性也为高效光电催化 CO₂RR提供了可能性。

因此，武汉大学彭天右、李仁杰等设计了一种新型N’NN’-钳-配体(N₃)-偶联钴卟啉聚合物(CoPor-N₃)，以实现高效的光电催化CO₂RR。

所得的碳纳米管(CNT)上的CoPor-N₃聚合物在超低的过电位(0.39 V)下具有78%的中等 FE(CO)和持久性。此外，在光照射下，在进一步降低的过电位(0.34 V)下实现了超过90%的 FE(CO)，这得益于外部光能促进CO₂活化和电子转移。

析氧反应(OER)在CO₂RR系统中起着关键作用，以NiCo-LDH作为析氧催化剂和铜酞菁衍生物(CuPc)作为空穴传输层的BiVO₄薄膜用作光阳极与CoPor-N₃修饰的碳布(CC)阴极结合用于构建光电化学(PEC)电池。

制造的PEC电池在1.40 V的电压下提供4.2 mA cm^-2的电流密度，并同时发生CO₂RR和OER反应。

密度泛函理论(DFT)计算、电催化性能和Co K边缘扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)光谱表明，聚合物中的Co-N₄单原子位点是CO₂RR的催化中心，另外具有富电子N₃配体的π共轭系统促进电子转移到Co中心和然后将CO₂活化，从而促进CO₂RR的质子耦合多电子转移过程。

Electron-rich pincer ligand-coupled cobalt porphyrin polymer with single-atom sites for efficient (photo)electrocatalytic CO₂ reduction at ultralow overpotential. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202102957

武大彭天右/李仁杰Small：超低过电位！CoPor-N3聚合物用于光电催化CO2RR

相关推荐