Engineering van der Waals Heterojunctions Within a 2D Hydrogen‐Bonded Organic Framework for Boosting CO 2 Electroreduction

范德瓦尔斯力 堆积 异质结 法拉第效率 电子转移 化学物理 化学 密度泛函理论 氢 材料科学 电极 钴 共价有机骨架 电催化剂 氢键 金属有机骨架 激子 纳米技术 非共价相互作用 工作职能 电介质 电子 共价键 静电学 过电位 可逆氢电极 电荷(物理) 计算化学 工作(物理) 有机半导体
作者
Qiu‐Jin Wu,An‐An Zhang,Huang Jia-tong,Duan‐Hui Si,Xu Yang,Rong Cao,Tian‐Fu Liu,Yuan‐Biao Huang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e4407565-e4407565
标识
DOI:10.1002/anie.4407565
摘要

ABSTRACT Unlike conventional strategies that regulate charge transport in framework electrocatalysts by modifying covalent skeletons or compositions, we demonstrate efficient directional electron transfer by constructing interlayer van der Waals donor–acceptor (D–A) heterojunctions within a hydrogen‐bonded organic frameworks (HOFs). The porphyrin‐based HOF, PFC‐45‐Co, is assembled from electron‐donating 5,10,15,20‐tetra(4‐carboxyphenyl)porphyrin (Co‐TPyP) and electron‐accepting cobalt 5,10,15,20‐tetra(4‐carboxyphenyl)porphyrin (Co‐TCPP) through strong O─H···N hydrogen bonds, while periodic alternating interlayer π–π stacking generates vertical D–A heterojunctions. Mechanistic studies show that close π–π contacts enable through‐space charge transport, and the D–A energy offset drives electron transfer from Co‐TPyP to Co‐TCPP, producing electron‐enriched Co‐TCPP sites that promote CO 2 activation and suppress hydrogen evolution. As a result, PFC‐45‐Co outperforms the single‐component HOF PFC‐72‐Co in both neutral and acidic media. In neutral electrolyte, PFC‐45‐Co delivers a CO Faradaic efficiency (FE CO ) of 98.4% at −0.9 V versus reversible hydrogen electrode (vs. RHE) and a CO partial current density ( j CO ) of 31.3 mA cm −2 at −1.2 V versus RHE. In acidic media, it maintains FE CO values of 92%–99% and achieves j CO of 111.1 mA cm −2 at −1.6 V versus RHE. This work establishes interlayer van der Waals D–A heterojunctions as an effective motif for regulating charge transfer in HOF electrocatalysts.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
飞雪迎春到完成签到,获得积分10
1秒前
wei完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
如风完成签到,获得积分10
2秒前
YuGu完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
LL发布了新的文献求助10
2秒前
养乐多完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
伶俐子默完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
unravelw完成签到,获得积分10
4秒前
陌微发布了新的文献求助10
4秒前
Owen的应助被火星上初柳采纳,获得10
4秒前
研友_VZG7GZ的应助被谭代涛采纳,获得10
4秒前
Littlealpaca完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
钟小先生完成签到 ,获得积分10
6秒前
含蓄晓刚发布了新的文献求助30
7秒前
yll发布了新的文献求助10
7秒前
大模型的应助被单薄的纸飞机采纳,获得10
8秒前
8秒前
张777粒粒发布了新的文献求助30
9秒前
谢谢发布了新的文献求助20
9秒前
儒雅的豁完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
无私宝川发布了新的文献求助10
10秒前
贾克斯发布了新的文献求助10
10秒前
李丫丫完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
Juyy完成签到,获得积分10
13秒前
dabaan发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
小呆完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
路上完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
云朵完成签到,获得积分10
15秒前
李泽寒发布了新的文献求助10
15秒前
川奈天吾完成签到,获得积分10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Linear Model and Extensions 5000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7983374
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9443654
关于积分的说明 21087072
捐赠科研通 7558216
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3376505
关于科研通互助平台的介绍 2510685
邀请新用户注册赠送积分活动 2409716