摘要：实现模拟烟气催化与酸性 eCO2RR 的集成代表了一个非常有希望和经济上可行的工业化战略，但仍未探索。
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实现模拟烟气催化与酸性 eCO2RR 的集成代表了一个非常有希望和经济上可行的工业化战略，但仍未探索。
本文通过设计一种富氮共轭骨架（ CAU-35 ），首次成功演示了模拟烟气在酸性环境下高效转化为甲酸，同时进一步揭示了质子增强吸附的新机制。通过捕获和催化的集成结构，该系统可以实现前所未有的法拉第 96.6% 的甲酸生产效率和显著的单次转换效率，在流动池高达 71.4% ，超越了传统的碱性系统和那些利用纯 CO2 作为原料的性能。
此外，与无氮类似物（ CAU-7 ）的对比研究明确表明，酸性物质的异常增强源于物质质子化。进一步通过分子动力学模拟，揭示了材料质子化通过优化界面相互作用提高 CO2 吸附和催化性能的新机制。这些基本见解为系统优化和微环境设计提供了关键原则，为 eCO2RR 技术的实际实施铺平了道路。
主要内容：
电化学测试方法
电化学测试
定制的流动池中，在下进行CAU-35 GDE的电催化RR测量。工作电极采用CAU-35负载于2.0 × 2.0 cmAg/AgClKCl填充）。因此，阳极和阴极电极被放置在两块1.0厘米厚的聚四氟乙烯薄片的相对两侧。阳极的暴露面积为1.0 cm宽、1.0 cm长，阴极的暴露面积为1.0 cm宽、1.0 cm长（电化学反应的真实面积）。为了防止电解液泄漏，在阴极，两个包含窗口的橡胶垫圈被用来夹住工作电极。两层聚四氟乙烯（PTFE）板之间夹有一层质子交换膜（Nafion 117）以分离腔体。阴极室提供气源，而阳极室对大气开放。对于不需要流量优化的实验，气体流量精确保持在40 sccm（标准立方厘米每分钟），通过肥皂膜流量计校准。电解液在阳极室和阴极室的流速分别为 −1 −1 ，由注射泵控制。用CHI650恒电位器记录电化学响应。在恒流条件下进行各种条件下的CO 2 RR 测量，以记录 CAU-35 的电位和 FE 。将所有测量电势调整到可逆氢电极（ RHE ）上，公式如下： ERHE = Eapplied + reference + 0.0592 pH 。 FE 和电化学测试重复至少三次，并报告平均值。酸浸出实验
每组10 mgCAU-35分别加入0.05 M H 2 0.005 M H 2 0.0005 M H 4 三种不同的溶液中。为了研究酸处理时间的影响，每个浓度制备重复的样品。酸浸 48 小时和 96 小时后，离心分离上清液和底物。底物随后用去离子水和甲醇洗涤， 10,000 rpm 离心， 60 ℃干燥过夜，得到底物粉末。对各种上清液进行 ICP 分析，可以测定铋损失率，从而便于计算不同条件下的铋保留率。对不同底物进行 PXRD 分析，以评估酸浸后样品的结构完整性，并与 CAU-35 的参考模式进行对比。产物分析
产物分析
气态反应产物直接与气相色谱仪（ GC, Shimadzu, GC-2014C ）在线连接，持续考察产物的选择性和活性。阴极液使用 1H NMR 光谱分析（ 500mhz, Bruker ）。气体产物的 FE 计算公式如下：
是大气压（1.013ꞏ10Pa是气体源的流速，是各产物从GC结果中所占的百分比，是法拉第常数（是通用气体常数（8.314 J K -1 ）， T 是室温（ 298.15 K ）。 采用H-NMRBruker Avance III HD 500 MHz300 μL250 μL D 2 O 和 50 μL 3- （三甲基硅基） -1- 丙烷磺酸钠盐（ DSS 钠盐， 6 mM ）作为内标。假设生成一个甲酸酯分子需要两个电子，则 FE 可以计算如下：文章信息
Weiyi Liu, Zunhang Lv, Xin Li, Changli Wang, Chongao Tian, Xiao Feng, Bo Wang,* and Wenxiu Yang*, Nitrogen-Rich Porous-Conjugated Framework for Efficient Capture and Electroreduction of Simulated Flue Gas in Acidic Electrolyte, J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 24023.
来源：云阳好先生做实事