对于电化学CO₂还原反应（CO₂RR），非常需要开发用于将CO₂转化为碳氢化合物和含氧化合物的无铜催化剂。

有鉴于此，中国科学院大连化学物理研究所汪国雄研究员等人，设计制备了一种钴酞菁（CoPc）和锌-氮-碳（Zn-N-C）串联催化剂用于将CO₂RR转化为CH₄。

本文要点

1）与单独使用CoPc或Zn‐N‐C相比，这种串联催化剂在CH₄/CO的产率比上提高了100倍以上。

2）密度泛函理论计算和电化学CO还原反应结果表明，CO₂首先在CoPc上还原为CO，然后扩散到Zn-N-C上以在Zn-N₄位点进一步转化为CH₄，将复杂的CO₂RR途径分离在单个活性位点上进行两步串联反应。

3）此外，机理分析表明，CoPc不仅产生CO，还提高了Zn‐N4中相邻N位点上的*H可用性，这是实现高CH₄产率和理解铜基串联催化剂独特电催化行为的关键。

总之，该工作不仅展示了CO₂RR串联催化的新实例，也为提高CH₄产量提供了一种新的策略。

参考文献：

Long Lin et al. Enhancing CO₂ Electroreduction to Methane with Cobalt Phthalocyanine and Zinc‐Nitrogen‐Carbon Tandem Catalyst. Angew., 2020.

DOI: 10.1002/anie.202009191

https://doi.org/10.1002/anie.202009191