Adv Mater：通过组装MOF的气体扩散电极实现调节CO2电催化制备乙烯性能

纳米技术

2022-10-17

在高倍率条件进行CO₂还原制备乙烯通常需要精确控制气体扩散电极（GDE）附近的边界结构，从而防止CO₂溶解到电解液。

有鉴于此，多伦多大学Edward H. Sargent、David Sinton、阿卜杜拉国王科技大学Mohamed Eddaoudi等报道展示了一种MOF修饰GDE气体扩散电极的策略，通过设计催化剂：MOF：疏水基底的层状结构，在流动相电解池和膜电极组电解池中实现了优异的高倍率选择性制备C₂H₄。

本文要点：

（1）

通过电化学分析、operando XAS表征，发现MOF有机层能够调控Cu催化位点附近的局部CO₂浓度。使用不同CO₂吸附功能的MOF材料，并且调节MOF材料的堆叠结构。

（2）

向PTFE基底上溅射Cu，在200 mA/cm²电流密度进行CO₂催化还原反应，实现了43 % C₂H₄法拉第效率，相比而言，修饰MOF的GDE电极在1 A/cm²电流密度能够达到49 %的C₂H₄法拉第效率。进一步的，对MOF调节MEA电解池的GDE性能进行评估，在CO₂电化学还原和CO电化学还原反应中，分别实现了220 mA/cm²和121 mA/cm²的C₂H₄部分电流密度，分别比Cu/PTFE的活性提高2.7倍和15倍。

参考文献

Dae-Hyun Nam, Osama Shekhah, Adnan Ozden, Christopher McCallum, Fengwang Li, Xue Wang, Yanwei Lum, Taemin Lee, Jun Li, Joshua Wicks, Andrew Johnston, David Sinton, Mohamed Eddaoudi, Edward H. Sargent, High-rate and Selective CO₂ Electrolysis to Ethylene via Metal-Organic Framework-augmented CO₂ Availability, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202207088

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202207088