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電化學CO₂還原反應(CO₂RR)被認為是一種有前途的策略，通過將CO₂轉化為必需化學品來減少碳排放。盡管在中性和堿性介質中取得了重大進展，但由于條件惡劣，在酸性條件下實施CO₂RR仍然具有挑戰性，尤其是在生產高價值多碳產品方面。

在這里，中山大學Yi Wang，Shuqin Song，香港城市大學Zhanxi Fan報道了Cu-btca（btca=苯并三唑-5-羧酸）金屬有機骨架(MOF)納米結構可以在酸性環境中充當CO₂RR的穩定催化劑。

文章要點

1）Cu-btca MOF在電解過程中經歷相變和形態演變，形成穩定的多孔Cu-btcaMOF網絡。所得MOF網絡在強酸性電解質中以300mA/cm2的流動電池表現出對乙烯和多碳產品的出色選擇性，法拉第效率分別為51.2%和81.9%。

2）機理研究發現，Cu-btca MOF網絡可以限制質子還原以抑制氫氣釋放，并維持較高的局部*CO濃度以促進CO₂RR。理論計算表明，Cu-btca MOF中的兩個相鄰Cu位點為碳碳偶聯提供了有利的微環境，從而促進了多碳生產。

這項工作表明，合理的MOF結構控制可以在強酸性條件下實現高選擇性和高效的CO₂電還原為多碳產物，從而實現實際應用。

參考文獻

Jinli Yu, et al, In Situ Phase Transformation-Enabled Metal?Organic Frameworks for Efficient CO2 Electroreduction to Multicarbon Products in Strong Acidic Media, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c12245

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12245