一般来说，反应选择性强烈地依赖于电催化剂的结构性质和固有电子性质，这两个因素共同作用于中间体的吸附和活化势垒。这种复杂的情况使得合理设计高效的电催化剂以获得理想的电化学CO₂还原反应（CO₂RR）产物成为一个巨大的挑战。

近日，丹麦哥本哈根大学Jan Rossmeisl报道了采用密度泛函理论（DFT）方法研究了一种3D碳电催化剂（双卟啉分子，即Pacman）用于潜在的CO₂RR电催化剂。从而为开发面向碳氢化合物的电催化剂提供了一种分子水平的工程策略。

文章要点

1）一方面，在双卟啉中引入第二个金属中心作为质子转移或CO吸附位点，为C-H键和C-C键的形成提供了可能性。另一方面，第二个金属中心可以选择性地稳定关键中间体，如*CH₂O，*OCH₃和* OCCHOH，从而最终导致生成CH₄和C₂物种。

2）研究发现，含有Mn或Fe的Pacman （Pac）能够产生CH₄。此外，带有吡啶配位催化剂的Pac-CoNi、Pac-CoCu和Pac-CoCo可以生成CH₃OH，而且Pac-CoCo有望使C-C偶联，形成C₂物种。

参考文献

Hao Wan, et al, Three-Dimensional Carbon Electrocatalysts for CO₂ or CO Reduction, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.0c04878

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c04878