黄远标Angew 卤素离子的氢键效应促进在阳离子共价有机框架上的CO2电还原

大量化石燃料的燃烧导致大量温室气体的排放，从而引起全球变暖等一些问题。近日，中科院福建物质结构研究所黄远标提出了用于电催化CO₂还原反应的带电咪唑鎓官能化卟啉基共价有机框架（Co-iBFBim-COF-X），其中Co活性位点附近咪唑鎓离子的游离阴离子（例如,F^-，Cl^-，Br^-和I^-)可以稳定关键中间体*COOH并抑制析氢反应。

本文要点：

1) Co-iBFBim-COF-X表现出比中性Co-BFBim-COF更高的活性，遵循如下趋势F^- < Cl^- < Br^- < I^-。

2) 特别是Co-iBFBim-COF-I⁻ 在2.3V的低全电池电压下显示出接近100%的CO₂选择性，实现了52mAcm⁻²的高CO₂电流密度，并且在阴离子膜电极组件中的周转频率为3018 h^-1，是中性Co-BFBim-COF的3.57倍。该工作为自由阴离子在中间体稳定和降低活性H₂O的局部结合能以增强CO₂还原反应活性提供了新的见解。

参考文献：

Wu Qiujin et.al Boosting Electroreduction of CO₂ over Cationic Covalent Organic Frameworks: Hydrogen Bonding Effects of Halogen Ions Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202215687

https://doi.org/10.1002/anie.202215687