Kerangka Organik Logam Berbasis Co(II)-Imidazolat sebagai Elektrokatalis Bifungsional yang Efisien untuk Oksidasi Air dan Elektroreduksi Nitrogen menjadi Amonia

Abstrak
Reaksi reduksi nitrogen elektrokimia (ENRR), bila digabungkan dengan reaksi evolusi oksigen (OER), menghadirkan alternatif yang berkelanjutan, aman, dan hemat energi untuk proses Haber–Bosch tradisional untuk sintesis amonia. Dalam karya ini, desain rasional, sintesis, dan evaluasi elektrokimia dari dua kerangka logam-organik (MOF) berbasis kobalt (II) yang menggabungkan 2-metilimidazol (2-MeIm) dan benzimidazol (BIm) sebagai penghubung organik dilaporkan. Studi voltametri dan spektroelektrokimia in situ yang komprehensif mengonfirmasi bahwa MOF Co(2-MeIm) dan Co(BIm) menunjukkan stabilitas elektrokimia dan aktivitas katalitik yang sangat baik terhadap ENRR dan OER. Khususnya, Co(BIm) MOF mencapai laju produksi amonia yang mengesankan sebesar 260 µg h⁻¹ mg⁻¹ dengan efisiensi Faradaic sebesar 35,42%, yang secara signifikan mengungguli Co(2-MeIm) MOF (masing-masing 5,0 µg h⁻¹ mg⁻¹ dan 15,0%). Lebih jauh lagi, Co(BIm) MOF menunjukkan kinerja OER yang luar biasa, dengan kemiringan Tafel rendah sebesar 50,1 mV dec⁻¹ dan kelebihan potensial hanya 290 mV untuk mencapai kerapatan arus 10 mA cm⁻ 2 . Sejauh pengetahuan penulis, metrik ENRR dan OER ini mewakili di antara yang tertinggi yang dilaporkan untuk elektrokatalis berbasis MOF, yang menyoroti potensi lingkungan ligan yang disesuaikan dalam meningkatkan kinerja elektrokatalitik fungsi ganda.