近日,比利时那慕尔大学及武汉理工大学苏宝连院士团队同法国法兰西学院及法国波城大学团队合作聚焦CO2电化学还原高效络合物分子催化剂固载化技术,对不同载体对分子催化剂活性,选择性及稳定性的影响进行全面阐述,提出一系列提高CO2电化学还原分子催化剂效率的固载化最新策略。
但是这些高效的均相络合物分子催化剂的分离和稳定性是制约这种催化剂走向工业化的最大挑战。将络合物分子催化剂固定在载体上是一种极具吸引力的策略,但在固载络合物分子催化剂系统中,金属中心和结构受载体影响,导致对产物特定选择性的改变及反应效率降低。本工作侧重于载体材料,对文献中使用的载体划分为五大类型,对不同载体对分子催化剂活性,选择性及稳定性的影响进行全面阐述。
在所有载体中,碳基材料是最广泛使用的。它们的高电导率使其成为作为CO2RR多相催化剂载体的首选之一。本工作回顾了不同碳基系统,全面分析影响 CO2RR 效率的最关键参数,例如i) 表面的功能化,ii)碳骨架的掺杂,iii)形态,以及iv)孔隙率。
MOF和COF用于分子络合物催化剂固载化显示极大优势。与碳基材料相比,它们提供了高度有序的多孔网络,可增强电解质的渗透和CO2的溶解。尽管电子传输是限制因素,但最近报道的薄膜形态可以促进电荷转移的能力。本工作阐述电催化CO2RR分子催化剂在MOF和COF上固载化的策略、框架多孔结构的优势,活性位点固定的方式及其在MOF和COF结构中的相互作用。在MOFs和COFs的框架结构中担载分子催化剂是未来一个很有希望新颖的研究方向。
以提高电极的可扩展性、可加工性和机械性能的聚合物已被用于电催化还原CO2RR。将官能团结合到聚合物链上为多项新研究指明了方向。离子液体(ILs)已被描述为有前途的CO2吸附材料,其在这些介质中的溶解度增加。固态离子液体可以作为二氧化碳分子催化剂的载体,为更适合工业应用的材料开辟新的途径。
Dr. Domenico Grammatico, Andrew J. Bagnall, Ludovico Riccardi, Prof. Marc Fontecave, Prof. Bao-Lian Su, Prof. Laurent Billon
第一作者:Domenico Grammatico
通讯作者:Marc Fontecave*,苏宝连*
单位:比利时那幕尔大学/武汉理工大学,法国法兰西学院,法国波城大学
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202206399