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金屬卟啉和金屬酞菁因其可調(diào)節(jié)的產(chǎn)物選擇性，正逐漸成為一種具有前景的用于二氧化碳還原反應(yīng)（CO2RR）的共價有機(jī)納米片（CONs）重要材料。然而，現(xiàn)有的CONs主要產(chǎn)物是CO，使其實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)甲醇仍是一項(xiàng)艱巨挑戰(zhàn)?；诖?，香港城市大學(xué)葉汝全教授和中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)所田佳研究員等人報道了超薄、陽離子Co基酞菁的CONs，首次用于電化學(xué)CO2RR制甲醇，在-0.74 V處部分電流密度達(dá)到90.3 mA ·cm^-2，其FE_CH3OH為38.7%。這項(xiàng)工作突顯了陽離子CONs作為CO2RR六電子還原制甲醇催化劑的巨大潛力。

VASP解讀

通過DFT計算重要中間體的吸附能、關(guān)鍵步驟的ΔG和態(tài)密度（DOS）進(jìn)一步探討外圍官能團(tuán)的對CO2RR活性的影響。計算CoTAPc、CoTIminePc和CoTIminiumPc對的*CO吸附能，分別為-0.047、-0.037和-0.233 eV，表明CoTIminiumPc具有最有利的CO吸附性質(zhì)。進(jìn)一步計算了*CO→*CHO的ΔG，在CoTIminiumPc上更有利于反應(yīng)發(fā)生；為了進(jìn)一步了解外圍官能團(tuán)如何改變催化劑的電子結(jié)構(gòu)，計算了CoTAPc、CoTIminePc和CoTIminiumPc的DOS和Co d帶中心。與CoTAPc和CoTIminePc相比，CoTIminiumPc表現(xiàn)出顯著的電子結(jié)構(gòu)偏移。CoTAPc、CoTIminePc和CoTIminiumPc的d帶中心分別為-0.91、-0.93和-0.76 eV，表明CoTIminiumPc具有最強(qiáng)的吸附能力。這也與計算的*CO結(jié)合能一致。

Ultrathin, Cationic Covalent Organic Nanosheets for Enhanced CO₂ Electroreduction to Methanol. Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202310037.

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?葉汝全/田佳AM：Co基納米片：高效電催化CO2RR制甲醇

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