Regulation of the D ‐Band Center Through Ligand Engineering in Silver Cluster‐Based MOFs Enhances Acidic CO 2 Electroreduction

化学 配体(生物化学) 催化作用 咪唑 电化学 电解质 法拉第效率 电子转移 电催化剂 无机化学 氧化还原 活动中心 降级(电信) 组合化学 路易斯酸 电流密度 密度泛函理论 反应机理 氢 分解水 光合反应中心 电极 产量(工程) 化学工程 催化效率 光化学
作者
Yuan‐Yuan Liu,Xin Wang,Yi‐Zhao Liang,Yu Ma,Bing‐Zi Cai,Yi‐Bo Zhou,Zhan‐Gang Han,Xiao‐Jia Zhao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (7): e18779-e18779 被引量:12
标识
DOI:10.1002/anie.202518779
摘要

Abstract Acidic electrochemical CO 2 reduction reaction (eCO 2 RR) offers a promising way for achieving high CO 2 utilization efficiency and circumventing carbonate deposition issues. However, it is plagued by a compromised catalytic performance due to the severe hydrogen evolution reaction (HER). Here, two types of silver chalcogenolate cluster‐based MOFs were synthesized through ligand engineering by anchoring Ag 12 clusters with tri‐topic imidazole and pyridyl ligands respectively. The imidazole‐based MOF Ag 12 THIT demonstrated outstanding performance for the electroreduction of CO 2 to CO. In acidic electrolyte of pH ≈ 2, it achieved a Faradaic efficiency (FE) of 98.5% with a commercial current density of 328.0 mA cm −2 at − 1.6 V versus RHE. Moreover, the CO partial current density ( j CO ) reached a maximum of 447.2 mA cm −2 with a FE CO of 96.8% at − 1.7 V versus RHE. No obvious degradation was observed during 70 h of continuous operation, and the performance significantly outperformed those of pyridyl‐based MOFs Ag 12 TPEB and Ag 12 TPMA . Mechanistic studies revealed that the imidazole ligand endows Ag 12 THIT with enhanced Lewis basicity and superior σ ‐donating ability, thereby strengthening the ligand field with an upshifted d ‐band center and reduced energy barriers. This ligand effect facilitates more efficient electron transfer to *COOH intermediates, thus promoting acidic CO 2 to CO conversion.
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