Ligand‐Conjugation Engineering Tailors Molecule‐Support Interactions for Efficient CO 2 Electroreduction

催化作用 电催化剂 材料科学 酞菁 选择性 碳纤维 纳米技术 吸收(声学) 反射(计算机编程) 组合化学 分子工程 吸收光谱法 炭黑 多相催化 碳纳米管 光化学 化学工程
作者
Kejun Chen,Huamin Hu,Kang Liu,Hanxiao Liao,Yao Tan,Ziwen Mei,Qiuwen Liu,Chuansheng Chen,Min Liu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.78032
摘要

ABSTRACT Molecular catalysts offer well‐defined structures, tunable active sites and high selectivity, making them highly promising for energy‐related heterogeneous electrocatalysis. However, the influence of molecule‐support interactions (MSI) on catalytic performance remains poorly understood, largely owing to the complexity of the catalyst‐support interface. Here we investigate the effect of MSI by extending the conjugation structure of plane nickel phthalocyanine (NiPc)–a model molecular catalyst simplifying the interface–to strengthen its interaction with a carbon support, and thereby enhancing the electrocatalytic performance of CO 2 reduction reaction. Among NiPc‐based catalysts, nickel anthracocyanine (NiAc) with longest conjugation structure supported by carbon black (NiAc/CB) delivers the strongest MSI and consequently demonstrates the best catalytic performance. Theoretical calculations combined with operando attenuated total reflection surface‐enhanced infrared absorption spectroscopy, demonstrate that the enhanced MSI facilitates electron transfer, promoting both CO 2 and the * COOH intermediate activation. NiAc/CB can operate stably at 100 mA cm −2 with nearly 100% CO selectivity at an applied potential of −0.6 V for 60 h. This study provides key insights into the role of MSI in electrocatalysis and offers a strategy for designing more efficient heterogeneous molecular catalysts.
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