Imidazole-imidazolate pair as organo-electrocatalyst for CO2 reduction on ZIF-8 material

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作者
Daniele Sassone,Sergio Bocchini,Marco Fontana,Clara Salvini,Giancarlo Cicero,Michele Re Fiorentin,Francesca Risplendi,G. Latini,M. Amin Farkhondehfal,Candido Fabrizio Pirri,Juqin Zeng
出处
期刊:Applied Energy [Elsevier BV]
卷期号:324: 119743-119743 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.apenergy.2022.119743
摘要

The electrochemical reduction of CO2 to value-added products is hindered by its thermodynamic stability and by the large energy required to chemically activate the molecule. With this respect, forcing CO2 in a non-linear geometry would induce an internal electron charge rearrangement which would facilitate further electrochemical transformations. In this work, we achieved this goal through the design of a dual function electro-organocatalyst, which exploits the ability of the imidazolate (Im-) lone pair to bind CO2 via nucleophilic attack and then electrochemically reduce it. To give structural stability to the Im- based catalyst, the imidazoles species are incorporated into a solid structure, namely ZIF-8. Once activated by the organic Im- ligand, CO2 is electrochemically reduced to CO when a bias is applied to ZIF-8. The catalyst proposed in our study was first devised by computer aided design based on Density functional Theory simulations and then realized in laboratory. Our results demonstrate that ZIF-8 supported on conductive CNTs presents surface Im- active sites which convert CO2 into CO with a high faradaic efficiency (70.4 %) at −1.2 V vs reversible hydrogen electrode, by combining chemical activation with electrochemical catalysis.
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