Efficient electron transmission in covalent organic framework nanosheets for highly active electrocatalytic carbon dioxide reduction

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作者
Hong‐Jing Zhu,Meng Lu,Yirong Wang,Su‐Juan Yao,Mi Zhang,Yu‐He Kan,Jiang Liu,Yifa Chen,Shun‐Li Li,Ya‐Qian Lan
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:11 (1) 被引量:382
标识
DOI:10.1038/s41467-019-14237-4
摘要

Abstract Efficient conversion of carbon dioxide (CO 2 ) into value-added products is essential for clean energy research. Design of stable, selective, and powerful electrocatalysts for CO 2 reduction reaction (CO 2 RR) is highly desirable yet largely unmet. In this work, a series of metalloporphyrin-tetrathiafulvalene based covalent organic frameworks (M-TTCOFs) are designed. Tetrathiafulvalene, serving as electron donator or carrier, can construct an oriented electron transmission pathway with metalloporphyrin. Thus-obtained M-TTCOFs can serve as electrocatalysts with high FE CO (91.3%, −0.7 V) and possess high cycling stability (>40 h). In addition, after exfoliation, the FE CO value of Co-TTCOF nanosheets (~5 nm) is higher than 90% in a wide potential range from −0.6 to −0.9 V and the maximum FE CO can reach up to almost 100% (99.7%, −0.8 V). The electrocatalytic CO 2 RR mechanisms are discussed and revealed by density functional theory calculations. This work paves a new way in exploring porous crystalline materials in electrocatalytic CO 2 RR.

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