JACS：钴卟啉组装COF用于电催化CO2还原

纳米技术

2021-05-04

近些年间，COF材料得到快速发展，但是对于合成稳定性较高的功能性COF材料而言，仍非常困难并且具有较高挑战，有鉴于此，北京科技大学王海龙、姜建壮，德克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林等报道了二维聚酰亚胺结构形成的酞菁型COF材料合成。具体的，通过八羧基酞菁钴、1,4-苯二胺/4,4′-联苯二胺之间水热合成得到目标产物。合成得到的CoPc-PI-COF材料表现出AA堆叠结构的四连通SQL网，材料表现永久孔隙度，热稳定性高于300 ℃，能够对12 M HCl溶液中保持稳定20天，在电催化CO₂还原中表现较好的导电率和催化活性、法拉第效率。

本文要点：

（1）

通过电化学CV发现两种CoPc-PI-COF材料的电导率分别达到3.7×10^-3、1.6×10^-3 S m^-1，通过Co(II)电负型位点结构、COF材料的多孔结构，两种COF材料的电催化反应中在0.5 M KHCO₃溶液中，-0.6~-0.9 V区间中表现了87~97 %的CO₂合成CO的法拉第效率。

（2）

其中CoPc-PI-COF-1由于较高的导电率在-0.9 V实现了更高的电流密度（-21.2 mA cm^-2）、更高的TON/TOF，在-0.7 V的连续进行40 h电催化反应后，TON达到277000，TOF达到2.2 s^-1。通过本工作，验证了2D多孔晶体材料在电催化能源转化领域中的重要应用前景。

参考文献

Bin Han, Xu Ding, Baoqiu Yu, Hui Wu, Wei Zhou, Wenping Liu, Chuangyu Wei, Baotong Chen, Dongdong Qi, Hailong Wang*, Kang Wang, Yanli Chen, Banglin Chen*, and Jianzhuang Jiang*, Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks with Cobalt(II)-Phthalocyanine Sites for Efficient Electrocatalytic Carbon Dioxide Reduction, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c02145

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c02145