我國學者成功制備高CO選擇性的COFs催化材料

　　大氣中日益增加的二氧化碳濃度導致了氣候變化等環境問題，將CO2催化轉化為有價值的化學品具有重要意義。在水介質中將CO2電催化還原為CO是一種相對經濟、綠色可行的方法。然而由于CO2還原產物眾多且還原電勢相近，以及伴隨的析氫反應的競爭導致該催化過程存在選擇性差、過電位高、電流密度和轉換效率低等不足，因此設計高效率和高選擇性的多孔電催化材料是突破該類技術瓶頸的關鍵。共價有機框架化合物(COFs)作為一類新興的多孔晶態材料，具有高度可設計性和原子級的活性位點分布等優點，是潛在的比較有前景的催化劑。然而大多數COFs不導電，電子難以傳遞到活性中心，限制了該類材料的應用。

　　最近，中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室曹榮和黃遠標團隊在科技部重點研發計劃、國家自然科學基金項目、中科院戰略性先導科技專項、前沿科學重點研究項目、中科院青促會優秀會員項目資助下，在COFs中引入具有強電子轉移能力的四硫富瓦烯(TTF)與卟啉鈷通過亞胺縮合反應構筑了具有高效電子轉移能力的COF (TTF-Por(Co)-COF)。其中，富電子的TTF單元作為具有快速電子轉移的優良電子供體，相鄰的卟啉鈷含有單位點催化活性中心，可以實現TTF到鈷卟啉環的高效電子轉移，進而提高水介質中的CO2還原活性。在電催化還原CO2中，該催化劑具有非常高的CO選擇性，其法拉第效率達到95% (-0.7 V vs RHE)。并且選擇性和電流密度遠大于不含TTF的COF催化材料。與研究員柴國良團隊進行DFT計算合作的結果表明，TTF在降低活化能壘和提高電子傳輸速率方面起著重要作用。

　　該工作為合成高效電子轉移的框架材料提供了新的設計思路，為發展高效的CO2RR催化劑提供了重要參考。相關研究成果發表在ACS Energy Lett. 2020, 5, 1005-1012上，論文第一作者是福建物構所與廈門大學聯培博士生伍巧。