增强π电子离域的钴酞菁共价有机框架用于高效电催化二氧化碳还原反应

来自某研究团队的研究人员通过构建具有不同π电子离域特性的钴酞菁共价有机框架（CoPc-BTM-COF和CoPc-DAB-COF），解决了电催化CO2还原反应活性不足的问题。研究发现BTM连接的COF因扩展π共轭作用，展现出更优的导电性（1.0 vs 0.3 mS cm?1）和降低40%的电荷转移阻力，在-1.0 V vs RHE条件下CO分电流密度提升至-24.2 mA cm?2，为设计高效电催化剂提供了新策略。

　　

通过将钴酞菁（CoPc）与1,2,4,5-苯四胺（BTM）或3,3′-二氨基联苯胺（DAB）连接，研究人员成功合成两种具有调控π电子离域特性的共价有机框架（COF）——CoPc-BTM-COF和CoPc-DAB-COF，用于电催化二氧化碳（CO₂）还原反应。研究表明，具有扩展π共轭体系的CoPc-BTM-COF表现出显著增强的催化活性，其在-1.0 V（相对于可逆氢电极，RHE）下的CO生成分电流密度达到?24.2 mA cm^?2，较DAB连接框架（?12.1 mA cm^?2）提升两倍。该性能提升归因于：（1）体相电导率从0.3提高至1.0 mS cm^?1；（2）电荷转移阻力降低40%。这一发现为通过分子结构设计优化电催化剂性能提供了重要参考。