在酸性介質(zhì)中的電催化CO2還原反應(yīng)（CO2RR），通過防止碳酸鹽/碳酸氫鹽的形成，以更有效的利用CO2。然而，酸性介質(zhì)更利于析氫反應(yīng)（HER），導(dǎo)致CO2RR選擇性較差。

基于此，南方科技大學(xué)梁永曄教授（通訊作者）等人報(bào)道了一種分子分散的β-四甲氧基取代酞菁Ni-基碳納米管電催化劑（NiPc-OMe MDE），其在酸性介質(zhì)（pH=2至0.47）中高效催化CO2RR。在-50至-400mA cm?2的寬電流密度范圍內(nèi)，CO的法拉第效率（FE）超過98%。



在0.5 mol L?1 K2SO4（pH=2）下，CoPc-OMe MDE能有效電催化CO2RR生成CO，表明K+效應(yīng)對CoPc-OMe MDE同樣有效。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CoPc-OMe MDE對CO2RR的電催化活性高于NiPc-OMe MDE。在所有測試電流密度下，其FE(CO)均低于NiPc-OMe MDE。 需注意，CoPc-OMe MDE的CO選擇性仍然優(yōu)于報(bào)道的電催化劑。活性位點(diǎn)上吸附的COOH和H中間體（*COOH和*H）的形成分別被認(rèn)為是CO2RR和HER的速率決定步驟。



作者比較了NiPc-OMe和CoPc-OMe上形成*COOH和*H（G(*COOH)-G(*H)）的自由能變化差異。 盡管NiPc-OMe和CoPc-OMe都表現(xiàn)出對CO2RR的催化性能，但NiPc-OMe更大的能量差異可以解釋它在酸中更高的FE(CO)s。 在相同電流密度下，NiPc-OMe MDE比CoPc-OMe MDE需要更大的過電位。需注意，與中性條件相比，CoPc-OMe在酸性條件下對CO的選擇性顯著降低。








審核編輯：劉清