黄远标研究员等Small工作：导电的酞菁基共价有机框架用于高效电还原二氧化碳- 大数跨境

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黄远标研究员等Small工作：导电的酞菁基共价有机框架用于高效电还原二氧化碳

科学材料站

2020-12-05

导读：该工作利用具有大环共轭结构的酞菁镍为建筑单元，构建了一个以吡嗪为连接体的2D导电共价有机框架材料（NiPc-COF）并将其用于电催化CO2还原反应，与传统的COF催化材料相比体现了导电二维COF材料在

文章信息

导电酞菁基共价有机框架用于高效电还原二氧化碳

第一作者：张梦迪

通讯作者：黄远标*

单位：中国科学院福建物质结构研究所

研究背景

大气中日益增加的二氧化碳浓度导致了气候变化等环境问题，将CO2催化转化为有价值的化学品具有重要意义。在水介质中将CO2电催化还原为CO是一种相对经济、绿色可行的方法。然而由于CO2还原产物众多且还原电势相近，以及伴随的析氢反应的竞争导致该催化过程存在选择性差、过电位高、电流密度和转换效率低等不足，因此设计高效率和高选择性的多孔电催化材料是突破该类技术瓶颈的关键。

共价有机框架化合物(COFs)作为一类新型的多孔晶态材料，具有高度可设计性和原子级分布的活性位点，在催化领域具有广泛的应用前景。然而大多数的COFs不导电，电子难以传递到活性中心，在电催化过程中通常展现低的电流密度，因此其进一步的发展受到了限制。本文展示了近期研究二维（2D）导电共价有机框架材料用于高效电还原CO2方面的一些工作。

文章简介

近日，来自中国科学院福建物质结构研究所的黄远标研究员，在国际期刊Small上发表题为“Conductive Phthalocyanine-Based Covalent Organic Framework for Highly Efficient Electroreduction of Carbon Dioxide”的文章。

该工作利用具有大环共轭结构的酞菁镍为建筑单元，构建了一个以吡嗪为连接体的2D导电共价有机框架材料（NiPc-COF）并将其用于电催化CO2还原反应，与传统的COF催化材料相比体现了导电二维COF材料在电催化领域的优势。这项工作为未来的研究提供了新思路，有助于加速导电框架材料在电催化CO2还原领域的研究及应用。

本文要点

要点一：在网状化学的指导下，本文构建了一个以具有一定电催化活性的分子型酞菁镍为建筑单元，吡嗪为连接体的2D导电共价有机框架材料（NiPc-COF），并对其进行了一系列的合成表征。

要点二：导电性测试表明，具有平面内完全的π共轭结构的NiPc-COF具有良好的导电性。

要点三：从块状材料制备出的NiPc-COF纳米片，拥有更多的催化活性位点，展现了高的CO选择性和大的部分电流密度，明显优于传统的COF电催化剂。

要点四：通过密度泛函理论（DFT）证明了NiPc-COF的高选择和活性。

文章链接

“Conductive Phthalocyanine-Based Covalent Organic Framework for Highly Efficient Electroreduction of Carbon Dioxide”

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202005254

通讯作者介绍

黄远标，研究员，博士生导师。中科院海西研究院“百人计划”入选者，中科院青促会优秀会员。

2009年博士毕业于复旦大学，同年加入中科院福建物构所；2012年被评为副研究员；2014年-2015年在日本产业技术综合研究所开展JSPS研究，2017年先后被评为研究员，博士生导师，2018年分别入选中科院海西研究院“百人计划”和中科院青促会优秀会员。主持四项国家自然科学基金（一项青年基金，三项面上项目），参与三项973计划。目前主要从事多孔离子型框架和导电卟啉/酞菁框架材料（MOF、COF）应用于CO2的热、光、电催化转化研究，在国内外专业期刊J. Am. Chem. Soc., ACS Energy Lett., CCS Chem., Chem. Sci., J. Catal. 等发表80余篇论文。