Marco Orgánico Metalico (MOF) de Cobre Tetrahidroxiquinona Conductor en 2D para Electrocatalisis Selectiva de CO2 a Bajas Sobretensiones

Los marcos orgánicos metálicos (MOFs) son materiales prometedores para la electrocatalisis; sin embargo, la falta de conductividad eléctrica en la mayoría de los MOFs existentes limita su utilización efectiva en el campo. En este trabajo, se informa de una excelente actividad catalítica de un MOF conductor a base de cobre (Cu) en 2D, cobre tetrahidroxiquinona (CuTHQ), para la reacción de reducción de CO2 en agua (CO2 RR) a bajas sobretensiones. Se revela que las nanohojas (NFs) de CuTHQ, con un tamaño lateral promedio de 140 nm, exhiben una sobretensión insignificante de 16 mV para la activación de esta reacción, una alta densidad de corriente de ≈173 mA cm-2 a -0.45 V frente a RHE, una eficiencia Faradaica promedio (F.E.) de ≈91% hacia la producción de CO, y una frecuencia de recambio notable de aproximadamente ≈20.82 s-1. En el rango de baja sobretensión, la densidad de corriente de formación de CO obtenida es más de 35 y 25 veces mayor en comparación con los catalizadores de MOF y derivados de MOF de última generación, respectivamente. La espectroscopía de absorción de rayos X en el borde K de Cu operando en condiciones reales y los cálculos de teoría de funcionales de densidad revelan la existencia de Cu reducido (Cu+) durante la RR de CO2 que regresa de manera reversible a Cu2+ después de la reacción. La excepcional funcionalidad catalítica de CO2 de los MOFs conductores (c-MOFs) puede abrir un camino hacia sistemas electroquímicos de alta densidad energética.