不同金屬中心的單原子催化劑材料-卟啉基MOF材料的衍生物

我們構(gòu)筑了一系列同構(gòu)的卟啉基MOF材料，通過改變金屬卟啉配體中心金屬的種類，構(gòu)筑了一系列同構(gòu)的卟啉MOF，通過衍生之后獲得了一系列具有不同金屬中心（Fe, Co, Ni, Cu）的碳基單原子催化劑材料 （Scheme 1）。卟啉中心金屬的改變并未影響MOF的結(jié)構(gòu)和形貌，借助于MOF前驅(qū)體和它的衍生材料結(jié)構(gòu)上的繼承性，獲得的一系列單原子催化劑材料。除單原子金屬種類之外，其他理化性質(zhì)（形貌，成分，孔結(jié)構(gòu)等）同樣可以保持一致。這些催化劑除了金屬物種不同，金屬負(fù)載量、配位環(huán)境、比表面積、孔尺寸等均保持一致，從而實現(xiàn)了**的變量控制。

基于得到的一系列單原子催化劑材料，我們研究了他們在純的CO2氛圍下的電催化性能。通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，Ni1-N-C材料在眾多單原子催化劑材料中，表現(xiàn)出了的CO選擇性、TOF值以及Tafel斜率，

在CO2電催化還原生成CO的多步基元反應(yīng)中，Ni1-N-C相較于其他單原子催化劑，具有COOH*形成和CO脫附的能壘，**的促進(jìn)了CO2的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)物的脫附，預(yù)示著其具有最高的CO2電催化還原的活性。另外，通過對比不同材料CO2還原和析氫反應(yīng)的決速步電勢差（UL(CO2)-UL(H2)），可以看出Ni1-N-C的**析氫競爭反應(yīng)，從而表現(xiàn)出CO2還原的選擇性 

在該模型體系構(gòu)筑的基礎(chǔ)上，我們研究了不同單原子材料電催化CO2還原性能， 在純CO2條件下， Ni1-N-C表現(xiàn)出CO選擇性。進(jìn)一步，Ni1-N-C在更具有挑戰(zhàn)性的低濃度CO2還原中，甚至可以在30%和15%的CO2濃度下保持其CO選擇性，表明了Ni1-N-C在電催化CO2RR的優(yōu)勢。