江西理工大学刘遂军/朱子豪,最新AFM：降低配位数提高MOFs宽电位范围内电催化CO2还原性能

化石燃料的大量使用导致二氧化碳的过量排放，引发了一系列的全球环境问题。通过电化学二氧化碳还原（CO₂RR）将二氧化碳转化为具有高附加价值的化学品可有效缓解环境压力。在各种CO₂RR产品中，HCOOH具有高能量密度、经济价值和广泛的市场需求，受到研究人员的广泛关注。铋基金属有机框架（Bi-MOFs）对关键中间体*OCHO具有独特亲和力，并且MOFs材料具有明确的活性位点和可调控的结构，已成为将CO₂转化为HCOOH的高效电催化剂。

近日，来自江西理工大学的刘遂军、朱子豪在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Reducing the Coordination Number of Bismuth Sites in Metal-Organic Framework to Enhance the Performance of Electrochemical CO2 Reduction Over a Wide Potential Range”的研究论文。该论文构建了一例具有七配位Bi的新型Bi-MOF（JXUST-302），作为CO₂RR的电催化剂，深入探究了配位数对CO₂RR性能的影响。

基于萘二酰亚胺类衍生物配体设计合成了一例Bi-MOFs材料(JXUST-302)，该MOF具有七配位Bi节点、纳米级的孔道和71.3%的大孔隙率。与具有相似结构和孔隙率，但八配位的V12相比，JXUST-302的FE_HCOO-最高可达95.5%，对应j_HCOO-为-146.2 mA cm^-2，并且能在700 mV的电势窗口中保持90%以上的FE_HCOO-，表现出对HCOOH优异的催化性能。在固态电解质介导的膜电极电解池（MEA-SSE）装置中，JXUST-302的FE_HCOOH最高可达98.8%，并且在3.9 ~ 4.1 V电势范围内保持90%以上的FE_HCOOH，证实催化剂在工业生产纯HCOOH溶液的巨大潜力。

理论计算和机理研究表明，配位数对材料的催化性能有显著影响，低配位数一方面优化了Bi活性位点对*OCHO的结合能力；另一方面由于低配位数降低了空间位阻，使*OCHO呈现出桥联的吸附构型，导致形成*OCHO所需的自由能更低，更有利于HCOOH的形成。这项工作代表了调节催化协调以提高CO₂RR性能的一个重要例子。

刘遂军教授简介：江西理工大学化学化工学院副院长，博士生导师，江西省高层次人才。研究领域为配位化学，主要从事功能金属-有机框架和稀土分子磁性材料的研究，以第一作者或通讯作者在 Coord. Chem. Rev.、Adv. Funct. Mater.、Analy. Chem.、Chin. Chem. Lett. 等国际知名期刊上发表学术论文 100 余篇，其中 ESI 热点论文 2 篇，ESI 高被引论文 10 篇，封面论文 8 篇，论文他引达 1800 余次，获中国发明专利授权 8 件（第一发明人），获江西省自然科学三等奖（2020 年，第一完成人），江西省教学成果一等奖、二等奖和青年培育项目等。

朱子豪博士简介：江西理工大学化学化工学院硕士生导师，长期从事功能配合物化学研究，近年来在围绕金属-有机框架材料的设计合成及其在电催化CO₂还原等领域的应用取得了一系列进展，以第一作者或通讯作者身份在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、J. Energy Chem.、ACS Sustainable Chem. Eng.、Chin. Chem. Lett.等国际知名期刊上发表论文12篇，申请授权专利2件。主持国家自然科学基金青年项目、江西省自然科学基金面上项目等各级各类项目7项。