Developing catalysts with excellent CO₂ capture capability and electrochemical CO₂ reduction reaction (CO₂RR) at a wide potential range simultaneously is significant but remains a formidable challenge. Here, two novel InMg defective trinuclear cluster-based MOFs (SNNU-41 and SNNU-42) with abundant p-block unsaturated coordinated sites were reported and exhibited good CO₂ capture and CO₂RR performance simultaneously. Due to the suitable micropores, SNNU-41 showed higher CO₂ capture ability at different adsorption pressure conditions. On account of the rigid framework and the closer p band center to Fermi level, SNNU-42 accelerated the conversion of CO₂ molecule to C1 efficiency. Notably, via adjusting the ratio of p-block metal (In) in the SNNU-42 framework, the performance of the CO₂RR was promoted drastically. SNNU-42 with the InMg (1:1.8) mixed cluster delivered an excellent Faradaic efficiency of 91.3% for C1 products and high selectivity of 72.0% for HCOOH at −2.5 V (vs Ag/Ag⁺) with a total current density of 77.2 mA cm^–2. This work provides a possibility for efficient CO₂ capture and CO₂RR electrocatalysts through the modulation of electronic structures and composition in MOFs.

中文翻译：

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金属-有机框架中 p 区电子轨道的调制，用于 CO2 捕获和电化学还原


在较宽的电位范围内同时开发具有出色 CO₂ 捕获能力和电化学 CO₂ 还原反应 （CO₂RR） 的催化剂非常重要，但仍然是一项艰巨的挑战。在这里，报道了两种具有丰富的 p 区不饱和配位位点的新型 InMg 缺陷三核簇 MOFs （SNNU-41 和 SNNU-42），并同时表现出良好的 CO₂ 捕获和 CO₂RR 性能。由于微孔合适，SNNU-41 在不同吸附压力条件下表现出更高的 CO₂ 捕获能力。由于刚性框架和更接近费米能级的 p 波段中心，SNNU-42 加速了 CO₂ 分子向 C1 效率的转化。值得注意的是，通过调整 SNNU-42 框架中 p 区金属 （In） 的比例，CO₂RR 的性能得到了大幅提升。在 -2.5 V（vs Ag/Ag⁺）和总电流密度为 77.2 mA cm^–2 的情况下，带有 InMg （1：1.8） 混合簇的 SNNU-42 为 C1 产物提供了 91.3% 的出色法拉第效率和 72.0% 的 HCOOH 高选择性。这项工作通过调节 MOF 中的电子结构和组成，为高效的 CO₂ 捕获和 CO₂RR 电催化剂提供了可能性。