Nature 子刊：FECH3OH达53%！高自旋Co(II)高选择性电催化CO还原为甲醇

【做测试 找华算】 自有球差电镜机时，全球同步辐射资源，服务1000+单位样品测试，全职海归测试团队、助你顶刊快人一步！

经费预存选华算，高至15%预存增值！

电化学CO ₂ 还原反应(CO ₂ RR)作为一种有前途的CO ₂ 减排和转化策略，在过去的几十年中得到了广泛的研究。CO ₂ RR液体产品，特别是甲醇，由于具有高能量密度和易于储存，在工业生产中有着巨大需求。然而，很少有催化剂能够将CO ₂ 转化为除CO或HCOOH以外的高活性和高选择性的产物。

电化学CO还原反应(CORR)是一种有效的生产其他产物的方法。在已报道的电催化剂中，Cu是CORR最常用的催化剂，但由于Cu表面化学状态复杂，对单一产物的选择性较差。迄今为止，开发高活性、高选择性的CORR电催化剂仍然具有挑战性和迫切性。

近日， 香港城市大学刘彬 、 武汉大学翟月明 、 苏州科技大学杨鸿斌 、 深圳大学苏陈良 和 中国科学院上海应用物理研究所周靖 等通过将酞菁钴和双核酞菁钴(M-CoPc和B-CoPc)固定在氮掺杂碳载体上，构建了两种模型催化剂，用于高效催化CO转化为甲醇。

实验结果和理论计算表明，B-CoPc经热处理后可以从低自旋态(LS，1/2)转变为高自旋态(HS，3/2)，HS B-CoPc比LS M-CoPc和B-CoPc更能有效地催化CORR合成甲醇；并且，HS B-CoPc中的高自旋Co ²⁺ 能够通过d _xz /d _yz -2π*键增强电子回馈，使电子在*CO上积累，从而大大削弱C-O键，促进CORR中间体(*CO/*CH _x O)的氢化，进而提高CORR的活性和选择性。

性能测试结果显示，−0.5 V _RHE 到−1.0 V _RHE 的电位范围内，M-CoPc-RT/400上的主要CORR产物为H ₂ ，法拉第效率超过80%；在−0.7 V _RHE 下，M-CoPc-RT/400上CH ₃ OH的法拉第效率约为19%。相反，在−0.5 V _RHE 至−0.8 V _RHE 的电位范围内，B-CoPc-RT/400上的主要产物为CH ₃ OH，说明B-CoPc-RT/400可以更有效地催化CORR。

此外，B-CoPc-RT/400在−0.7 V _RHE 下的CH ₃ OH法拉第效率为53%，且连续电解10小时后电流损失可忽略不计，证实了其优异的催化耐久性。总的来说，该项工作表明，单原子催化剂上CO分子间的化学键是影响氢化反应的关键因素，从分子水平上理解了电催化CORR反应的机理。

Atomic high-spin Cobalt(II) center for highly selective electrochemical CO reduction to CH ₃ OH. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-42307-1

【做测试 找华算】 华算科技专注测试分析服务、自有球差电镜机时、全球同步辐射资源，10000+单位服务案例！Nature Catalysis、JACS、Angew.、AM、AEM、AFM等狂发顶刊， 好评如潮！

  点击阅读原文，立即咨询测试!