[发明专利]一种基于COF-金属界面协同作用电催化还原二氧化碳的方法

摘要

本发明公开了一种基于COF‑金属界面协同作用电催化还原二氧化碳的方法。通过将一种富含‑NH‑基团的多孔共价有机框架材料与金属电极相复合，形成一种协同作用的界面，在未改变金属电极费米能级的前提下实现了电催化活性和二氧化碳选择性的大幅提升。该方法中电子无需通过有机框架，而是在金属电极与COF材料形成的界面上即可使二氧化碳还原，二氧化碳的还原效率不会因COF材料的导电性而受到限制；该方法相对于将有机胺类小分子修饰在电极表面的方法，由于COF材料具有较好的晶态结构与有序的孔道结构，其对于二氧化碳传质扩散到电极表面有积极的作用，在改善选择性的同时并没有阻止二氧化碳分子扩散到电极表面，从而实现了对传统金属电极的改性。

主权项

1.一种基于COF‑金属界面协同作用电催化还原二氧化碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将1当量对苯二甲酸、含1当量亚胺键的活化的COF‑300粉末加入甲醇中，混合均匀；接着于‑25～‑5℃搅拌条件下缓慢加入不少于38当量的硼氢化钠粉末，在‑25～‑5℃下继续搅拌0.5～2小时，然后在室温下搅拌至反应充分；抽滤，固体依次用甲醇和热水洗涤，然后在索氏提取器中用乙醇活化，再在室温下脱气，得到基于仲胺基键合的共价有机框架材料COF‑300‑AR；(2)将COF‑300‑AR粉末与水、乙醇、Nafion溶液一起混合，超声分散，形成COF‑300‑AR分散液；将COF‑300‑AR分散液缓慢滴加在金属箔上，置于红外灯下烘干，得到COF‑金属电极；(3)以COF‑金属电极为工作电极、碳布电极为对电极、饱和甘汞电极为参比电极，以Nafion膜作为分离池中的阳离子交换膜，加入新鲜配制的碳酸氢钾溶液作为电解液，组装好电解池后，打开二氧化碳气路向电解液中通气至饱和，然后进行恒电压电解。