化石燃料的大量使用產生了大量的二氧化碳，造成能源危機。研究人員致力于尋求和開發方便有效的策略來降低大氣中二氧化碳濃度，緩解環境和能源問題。
近日，中科院福建物構所Yuan-Biao Huang提出了一種含氧物質協調策略，以在 O2 存在的情況下促進 CO2 電還原。
文章要點
1）二維 (2D) 共軛金屬共價有機骨架 (MCOF)，表示為 NiPc-Salen(Co)2-COF，由具有明確 NiN4-O 位點的 Ni-酞菁 (NiPc) 單元和開發并合成了具有雙核 Co-N2O2 位點的 salen(Co)2 部分，用于增強有氧條件下的 CO2RR。
2）在O2存在的情況下，NiPcSalen(Co)2-COF中與ORR中間體*OOH配位的Co位點之一可以降低CO2分子活化的能壘并穩定關鍵中間體*COOH CO2RR 位于鄰近的 Co 中心上空。此外，氧物種軸向配位的Ni-N4-O位點有利于降低CO2RR中間體*COOH形成的能壘。
3）因此，NiPcSalen(Co)2-COF 表現出高耐氧 CO2RR 性能，與可逆氫電極 (RHE) 相比，在 -1.0 V 時實現了 97.2% 的出色 CO 法拉第效率 (FECO) 和 40.3 mA cm–2 的高 CO 部分電流密度在存在 0.5% O2 的情況下，–1.1 V 時，優于純 CO2 原料氣中的值（FECO = 94.8%，jCO = 19.9 mA cm–2 ）。值得注意的是，NiPc-Salen(Co)2-COF在-0.8 V、0.5% O2的流通池反應器中實現了128.3 mA cm-2的工業級電流密度，高于純CO2氣氛中的電流密度（ jCO = 104.8 mA cm–2 )。值得注意的是，在 -1.0 V 下，在 5% O2 存在的情況下，仍能實現 86.8% 的優異 FECO。
這項工作提供了一種有效的策略，通過利用 ORR 的 *OOH 中間體來提高 CO2 在 O2 氣氛下實現 CO2RR電還原。
參考文獻
Hui Guo, et al, Boosting CO2 Electroreduction over a Covalent Organic Framework in the Presence of Oxygen, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202319472
https://doi.org/10.1002/anie.202319472
