Highly Efficient CO2 Electroreduction in Artificial Seawater Electrolyte Catalyzed by Strong‐Acid/Base‐Resistant MOF

电解质 催化作用 海水 无机化学 基础(拓扑) 人工海水 化学 电极 物理化学 有机化学 数学 海洋学 地质学 数学分析
作者
Le‐Yan Li,Xinyuan Zhao,Meng‐Hua Tang,Zhi‐Wen Yang,Fang‐Yu Ren,Ze‐Long Liang,Pengfei Guo,Hang Xu,Xiang‐Yu Zhang,Jian Zhao,Bin Zhao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (37): e202512100-e202512100
标识
DOI:10.1002/anie.202512100
摘要

Abstract NaCl, a primary component of seawater, is a cost‐effective alternative electrolyte for CO 2 electroreduction; however, suppressing competitive hydrogen evolution reaction (HER) remains a challenge for efficient CO 2 RR. Herein, a novel Zn‐MOF {[Zn 5 (tz) 6 (HCOO) 4 ]·2H 2 O} n ( 1 , Htz = 1,2,3‐triazole) was prepared, exhibiting excellent stability in 0.5 M NaCl electrolyte for 16 weeks. 1 could maintain crystalline structure even after exposure to 9 M HCl and 2 M NaOH solutions. 1 achieved high selectivity for the electroreduction of CO 2 to CO with a maximum faradaic efficiency (FE CO ) of 94.4% under −1.5 V in artificial seawater electrolyte and 91.1% FE CO in treated natural seawater under −0.8 V, maintaining performance over 20 h. The mechanism analysis demonstrated that micropores in 1 could anchor coordinated H 2 O in [Na(H 2 O) 5 ] + to form a cationic layer at the particle surface, inhibiting the competitive HER and enhancing catalytic activity. Moreover, 1 could be applied in hectogram‐scale production with low cost of US$ 0.01405 g −1 , showing promising industrial potential in CO 2 RR. This work addresses a critical challenge of the strongly competitive HER in Na‐based electrolytes during electrochemical CO 2 RR, offering a feasible strategy for designing stable, efficient, and economical catalysts for sustainable energy applications.
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