Exclusive Co‐N4 Sites Confined in Two‐dimensional Metal‐Organic Layers Enabling Highly Selective CO2 Electroreduction at Industrial‐Level Current

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作者
Wenjun Zhang,Shanshan Liu,Yue Yang,Haifeng Qi,Shibo Xi,Yanping Wei,Jie Ding,Zhu‐Jun Wang,Qunxiang Li,Bin Liu,Zupeng Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:135 (23) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/ange.202219241
摘要

Abstract Metal‐organic framework catalysts bring new opportunities for CO 2 electrocatalysis. Herein, we first conduct density‐functional theory calculations and predict that Co‐based porphyrin porous organic layers (Co‐PPOLs) exhibit good activity for CO 2 conversion because of the low *CO adsorption energy at Co‐N 4 sites, which facilitates *CO desorption and CO formation. Then, we prepare two‐dimensional Co‐PPOLs with exclusive Co‐N 4 sites through a facile surfactant‐assisted bottom‐up method. The ultrathin feature ensures the exposure of catalytic centers. Together with large specific area, high electrical conductivity and CO 2 adsorption capability, Co‐PPOLs achieve a peak faradaic efficiency for CO production ( FE CO =94.2 %) at a moderate potential in CO 2 electroreduction, accompanied with good stability. Moreover, Co‐PPOLs reach an industrial‐level current above 200 mA in a membrane electrode assembly reactor, and maintain near‐unity CO selectivity ( FE CO >90 %) over 20 h in CO 2 electrolysis.
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