IF 23.2！使用MOF和COF基催化剂选择性电还原CO2制备高值C1和C2产品

本文精选

将二氧化碳(CO2)捕获并转化为高值化学品(如烃类或其他能源燃料)是控制大气CO2浓度的碳捕获与封存的潜在替代方案。在这方面，电化学CO2还原是将CO2转化为有价值化学品的最重要技术之一。这个过程需要丰富且经济的催化剂来确保工艺的可持续放大。金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)是两类具有有序孔隙度、可调孔径、热化学稳定性和模块化可定制性的多孔晶体固体，目前正被探索用于开发CO2还原反应的潜在电催化剂。然而，在大多数情况下，最终产物是CO，这是一种潜在的有毒气体分子，与其他碳氢化合物(包括甲醇、甲烷、乙醇、乙烯和甲酸等)相比具有较低的能量价值。此外，在大多数情况下，电化学CO2还原过程受到低电流密度和低法拉第效率的影响，限制了技术的放大。然而，在某些情况下，通过与导电材料(包括基于纳米颗粒的系统、导电聚合物等)形成复合材料已经克服了这一问题。本文重点介绍了能够将CO2还原为一些高值C1和C2产品的MOFs和COFs基电催化剂。同时也会讨论该领域在催化剂设计方面的挑战和未来展望。

创新点：

1. 系统总结了MOF和COF基催化剂的结构-性能关系

2. 提出了影响催化效率的三个主要因素

3. 强调了功能化和结构稳定性的重要性

4. 分析了CO2还原产物选择性的调控策略

科研启发：

1. 注重材料设计与实际应用的结合

2. 关注多重因素的协同作用

3. 重视材料稳定性问题

4. 从结构-性能关系入手解决问题

5. 考虑工业化应用的可行性

思路延伸：

1. 开发新型复合材料体系

2. 研究产物选择性的调控机制

3. 优化材料的导电性能

4. 探索原位表征技术

5. 设计新型功能化策略

6. 研究反应条件对选择性的影响

7. 开发高稳定性催化剂

8. 探索多金属协同效应

9. 研究界面工程对性能的影响

Selective electroreduction of CO2 to value-added C1 and C2 products using MOF and COF-based catalysts

Adv. Compos. Hybrid Mater. (IF 23.2)

Pub Date  : 2024-10-28

DOI : 10.1007/s42114-024-01016-z

Himan Dev Singh, Mayakannan G, Rajkumar Misra, Sujoy Sarkar, Debanjan Chakraborty, Shyamapada Nandi

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