Self‐Accelerating Effect in a Covalent–Organic Framework with Imidazole Groups Boosts Electroreduction of CO2 to CO

咪唑 电催化剂 化学 催化作用 质子化 电化学 共价键 无机化学 多金属氧酸盐 反应机理 光化学 电极 有机化学 物理化学 离子
作者
Meng‐Di Zhang,Jia‐Run Huang,Wen Shi,Pei‐Qin Liao,Xiao‐Ming Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (42): e202308195-e202308195 被引量:48
标识
DOI:10.1002/anie.202308195
摘要

Abstract Solvent effect plays an important role in catalytic reaction, but there is little research and attention on it in electrochemical CO 2 reduction reaction (eCO 2 RR). Herein, we report a stable covalent‐organic framework (denoted as PcNi‐im ) with imidazole groups as a new electrocatalyst for eCO 2 RR to CO. Interestingly, compared with neutral conditions, PcNi‐im not only showed high Faraday efficiency of CO product (≈100 %) under acidic conditions (pH ≈ 1), but also the partial current density was increased from 258 to 320 mA cm −2 . No obvious degradation was observed over 10 hours of continuous operation at the current density of 250 mA cm −2 . The mechanism study shows that the imidazole group on the framework can be protonated to form an imidazole cation in acidic media, hence reducing the surface work function and charge density of the active metal center. As a result, CO poisoning effect is weakened and the key intermediate *COOH is also stabilized, thus accelerating the catalytic reaction rate.
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