Trans Tianjin Univ | 异质化共相卟啉电还原二氧化碳研究

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文章信息

Pengfei Tian, Jianjun Su, Yun Song, Ruquan Ye, Minghui Zhu. Electroreduction of Carbon Dioxide by Heterogenized Cofacial Porphyrin. Trans Tianjin Univ, 2021: https://doi.org/10.1007/s12209-021-00305-8

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https://link.springer.com/article/10.1007/s12209-021-00305-8

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本文亮点

1. 通过两个带相反电荷的卟啉单元的静电相互作用合成共相构型，大大简化了制备过程。

2. 这种简单的策略有效提高了钴卟啉的CO₂还原活性。

3. 该简单、有效的策略将作为优化催化活性的常规途径用于其他共相催化剂的设计。

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内容简介

在自然界中，共相结构通常存在于细胞色素氧化酶和一氧化碳脱氢酶等酶中。共相结构仿生已被报道用于提高催化活性，但它们合成过程复杂，产率较低。为此，本文提出了一种简便的浸渍法制备异质化共相堆积卟啉的方法。引入阴离子卟啉作为底层，通过静电力固定阳离子钴卟啉。底层分子的金属中心有助于上部阳离子钴卟啉的电子结构。筛选结果表明，阴离子铁卟啉是最有效的底层分子，降低了CO₂电还原的活化能屏障，在−0.6 V vs. RHE条件下转换频率提高了74%，达到8.0 s⁻¹。

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图文导读

方案一（a）CoTMAP和（b）CoTSPP的分子结构

图1 （a）采用两步浸渍法合成了rGO负载的共相卟啉。（b）TEM、STEM图像以及所制备的Co/Co-Por催化剂的C、Co和N的相应EDX图。（c）显示Co 2p_3/2信号的 XPS光谱，（d）CoTMAP、CoTSPP和Co/Co Por的紫外-可见光谱

图2 CO、H₂在CoTMAP和共相卟啉上的（a）总电流密度以及（b）法拉第效率。（c）CO (j_co)在含有不同比例CoTSPP、H₂TMAP的共相卟啉上的分电流密度。（d）CoTMAP以及共相卟啉催化剂的TOF_CO计算值（反应条件：−0.6 V vs. RHE，CO₂饱和的0.5 M NaHCO₃电解液）

图3  （a）吸附的*COOH和*Co以及独立Co_(g)的Co/Co-Por优化结构。（b） CO在CoTMAP、CO/CO-Por、Ni/CO-Por和Fe/CO-Por上生产的自由能图。（c）log(TOF)与过电位理论值的线性相关图

通讯作者简介


叶 汝 全
香港城市大学化学系助理教授。2012年于香港科技大学获得化学学士学位（师从唐本忠院士），2017年获得美国莱斯大学化学博士学位（师从James M. Tour教授）。2017–2018年在美国麻省理工学院从事化学工程博士后研究。他的研究兴趣包括材料制造成本效应方法开发及其应用研究。 朱 明 辉
2016年于美国理海大学获得博士学位，师从 Israel E. Wachs教授。在美国麻省理工学院 Karthish Manthiram教授课题组从事博士后研究一年半后，于2018年加入华东理工大学担任教授，主要研究C1化学领域新的多相催化剂的开发。

Transactions of Tianjin University

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《天津大学学报（英文版）》是由教育部主管、天津大学主办的学术性英文期刊，被EI、Scopus等多家国际著名数据库收录。2018年改版为专业刊，重点刊登能源材料、能源化学与化工领域的原创性、创新性研究成果，包括太阳能利用、产氢与储氢、二氧化碳捕获和转化、燃料电池、电池和超级电容器、催化、煤炭和石油的清洁利用、生物燃料、能源政策等主题。本刊与Springer合作出版，在SpringerLink上全文在线，做到了快速审稿和出版。2016年入选“中国科技期刊国际影响力提升计划”，2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划”。欢迎大家关注和投稿！

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