CO₂电化学催化还原反应（CO₂RR）是一种潜在的CO₂转化方法，可以将CO₂还原为高附加值的化工产品和化学燃料，实现温室气体的高效清洁利用，对解决能源危机与环境问题均具有十分重要的意义。开发具有高法拉第效率（FE）、能量效率（EE）和电流密度的电化学CO₂RR工艺仍是一项较大的挑战。

有鉴于此，美国罗文大学Samuel E. Lofland和Naohiro Fujinuma等人，报道了一种基于钴和聚4-乙烯基吡啶的简单的一锅法催化剂合成方法。

本文要点

1）研究该催化剂与基于Nafion的实际MEA的兼容性，综合筛选发现Co和P4VP是在宽pH范围内进行CO₂RR转化为CO的有前途的前驱体。这种独特的催化活性归因于具有配位吡啶基团的CoO纳米颗粒。

2）该催化剂可在pH为2-7的范围内工作。电池优化结果显示，CO₂RR转化为CO可在85 mA cm^-2下具有92%的FE和58%的EE，并且在20 h内没有发生明显的FE衰减，具有良好的耐久性能。。

3）这些优异的性能可归因于合成条件和工艺条件，其促进了吡啶分子与Co在纳米尺度上几乎均匀的配位，以便产生催化所必需的合适络合物。这种催化剂的特性是通过在前驱体溶液中产生金属-氮的相互作用而实现的，然后通过低温处理条件保持纳米级Co-吡啶配位的完整性。

总之，该工作对电化学CO2RR的进一步发展至关重要，并将加速CO₂利用的进展。

参考文献：

Naohiro Fujinuma et al. Highly Efficient Electrochemical CO₂ Reduction Reaction to CO with One‐Pot Synthesized Co‐Pyridine‐Derived Catalyst Incorporated in a Nafion‐Based Membrane Electrode Assembly. Advanced Energy Materials, 2020.

DOI: 10.1002/aenm.202001645

https://doi.org/10.1002/aenm.202001645