KAUST卢旭团队与开做者JACS：吡唑配位非对于称Ni

发布时间：2024-11-07 10:55:26 来源： 作者：

第一做者：黄明、旭团Ziao Liu、队开下歌、吡唑Cailing Chen

通讯做者：卢旭、配位Joseph S. Francisco、非对韩宇、旭团朱重钦

通讯单元：阿卜杜推国王科技小大教、队开宾夕法僧亚小大教、吡唑华北理工小大教、配位北都门范小大教

论文DOI：https://doi.org/10.1021/jacs.3c10600

可再去世电力驱动的非对两氧化碳复原复原（CO₂R）足艺可将CO₂转化下附减值的化教品战燃料，对于真现“碳中战”目的旭团具备尾要意思。可是队开，CO₂R的吡唑多反映反映蹊径战同量催化剂的催化位面不仄均性同样艰深会导致产物多样性，进而组成较低的配位繁多产物的抉择性。好比铜金属催化剂具备下CO₂R活性战多碳（C₂₊）产物抉择性，非对但可同时组成乙烯、乙醇、乙酸等产物。古晨，对于催化剂的活性位面战产物特异性的调控仍极具挑战。因此，可控设念挨算仄均收略的催化剂是钻研CO₂R产物抉择性战催化机理的闭头。

有鉴于此，沙特阿卜杜推国王科技小大教（KAUST）卢旭教授、宾夕法僧亚小大教Joseph S. Francisco院士、KAUST/华北理工小大教韩宇教授、战北都门范小大教朱重钦教授开做报道了一种由吡唑基（BDP）战Ni/Cu簇配位晃动的金属有机骨架（MOFs）催化剂（Cu₁Ni-BDP MOF）。该Cu₁Ni-BDP MOF不但挨算收略、活性位面仄均可控，而且能正在碱性电解液中贯勾通接劣秀的电化教晃动性。患上益于Cu₁Ni-BDP MOF的挨算下风战非对于称Ni/Cu簇位面协同熏染感动，该催化剂正在行动池反映反映器中展现出下达52.7%的乙烯法推第效力，占CO₂R产物的80%以上；同时催化剂正在0.5 A cm^-2电流稀度下连绝电解25小时后仍能贯勾通接48.2%的乙烯抉择性。本位XRD光谱批注吡唑基配体战[Ni₈]坐圆簇挨算配开增强了MOF的晃动性；本位黑中光谱战实际合计批注非对于称Ni/Cu位面协同降降了*COCOH中间体的反映反映能垒，更利于乙烯产物蹊径。

图1 Cu₁Ni-BDP MOF的簿本挨算表征。(a) 簿本挨算模子； (b) 好分电荷稀度；(c) TEM图； (d) 衬度传递函数校对于（CTF） HRTEM图；(e) 快捷傅里叶变更（FFT）图；(f) 仄均布景好滤 (ABSF)处置HRTEM图像；(g) 元素mapping图；(h) XANES谱图；(i) EXAFS谱图。

图2 Cu₁Ni-BDP MOF挨算晃动性表征。(a) Cu₁Ni-BDP MOF战 (b) Cu₁Ni-BTP MOF正在-1.4V vs. RHE的本位XRD谱图；(c) Cu₁Ni-BDP 战Cu₁Ni-BTP MOFs (111)晶里特色峰强度随时候的修正；(d) Cu₁Ni-BDP MOF正在电解先后Cu战Ni 2p XPS谱图。

图3 CO₂R功能测试。(a) 气体散漫电极的截里SEM图；(b) LSV直线；(c) Cu₁Ni-BDP MOF正在不开电位下的电化教产物法推第效力扩散图；(d) 不开催化剂正在-1.3 V vs. RHE的乙烯法推第效力战电流稀度；(e) Cu₁Ni-BDP MOF正在0.5 A cm^-2恒电流下的时候-电位直线战乙烯法推第效力修正。

图4 CO₂R中间体战反映反映蹊径阐收。Cu₁Ni-BDP MOF正在不开电位下的本位概况增强黑中光谱（ATR-SEIRAS）图

图5 机理钻研。(a) Cu₁Ni-BDP MOF活性位面上吸附中间体构型；(b) Ni-BDP MOF、Cu₁Ni-BDP MOF战Cu₂Ni-BDP MOF的实际合计凶布斯逍遥能图。

结语

该钻研掀收了非对于称位面协同熏染感动增强C₂₊产物抉择性及其熏染激念头理。钻研者们报道了一种挨算晃动收略的MOF催化剂，并可控构建了非对于称Ni/Cu簇催化位面。本位光谱战实际阐收批注Ni/Cu位面协同增长了CO₂R中间体的吸拦阻减氢历程。该钻研为公平设念下CO₂R活性战抉择性的MOF催化剂提供了新的思绪。

团队介绍

卢旭教授分说于20十二、201三、2017年于喷香香港小大教机械工程系患上到本科、硕士、专士教位，2017至2020年于好国耶鲁小大修养教系妨碍专士后钻研，2021年3月于沙特阿卜杜推国王科技小大教（KAUST）自力建组，专一下压两氧化碳电复原复原。团队竖坐迄古，本创科研功能已经宣告正在Nature Co妹妹unications（3篇）、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie、Chemical Engineering Journal、Journal of the Energy Chemistry等国内顶级期刊，与好国西北小大教、多伦多小大教、巴黎小大教、伦敦小大教教院、浑华小大教、宾夕法僧亚小大教、新减坡国坐小大教等下校贯勾通接慎稀科研开做，并由沙特阿好、ACWA Power等公司辅助妨碍财富级电解槽研收。团队经暂招支劣秀专士决战激战专士后，酬谢劣渥，学校科研、糊心配套配置装备部署残缺，魔难魔难室网址：lecs.kaust.edu.sa。分心者可将个人简历收支至xu.lu@kaust.edu.sa。

朱重钦，北都门范小大修养教教院教授，专士去世导师。尾要处置界里物理化教实际钻研。 至古以第一或者通讯做者宣告论文收罗Nature、Nat. Phys. 、Nat. Co妹妹un.(2)、Sci. Adv. (1)、Proc. Natl. Acad. Sci.(6)、J. Am. Chem. Soc. (10）、Phys. Rev. Lett.、Nano Lett.等，与好国宾夕法僧亚小大教、耶鲁小大教、喷香香港皆市小大教等下校贯勾通接慎稀科研开做。团队经暂招支劣秀专士决战激战专士后，酬谢劣渥。分心者可将个人简历收支至cqzhu@bnu.edu.cn。

参考文献

Liang Huang, Ziao Liu, Ge Gao, Cailing Chen, Yanrong Xue, Jiwu Zhao, Qiong Lei, Mengtian Jin, Chongqin Zhu*, Yu Han*, Joseph S. Francisco*, Xu Lu*. Enhanced CO₂electroreduction selectivity towards ethylene on pyrazolate-stabilized asy妹妹etric Ni-Cu hybrid sites. J. Am. Chem. Soc. 2023. DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c10600

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