在众多的电催化CO₂还原（ECR）催化剂中，金属分子催化剂（MMC）对CO₂转化为CO表现出优异的催化性能以及良好的选择性。为了有效解决直接影响MMCs电流密度和稳定性的导电性差和易团聚等问题，人们正在努力开发具有高分散金属-N₄结构的负载型MMCs。此外，一些有机基团（如胺基）被报道能有效地促进ECR中CO₂分子的吸附和活化。

近日，中科院福建物构所朱起龙研究员报道了巧妙设计并合成了一种含12个叠氮基团的新型镍酞菁（N₃NiPc），由于其独特的分子结构，它可以单分子牢固地锚定在碳纳米管（CNT）上，通过强烈的π−π堆积和电荷转移相互作用以及可能的共价键形成最薄的异质结。

文章要点

1）实验结果显示，所制得的N₃NiPc-CNT电催化剂具有100%的FE_CO（CO/H₂比超过1000），大电流密度，周转频率（TOF）达到3.2ⅹ10⁴ h^-1，并且在较宽的电位范围内具有良好的CO转化稳定性。特别是，N₃NiPc-CNT可以在超过200 mA cm^-2的大电流密度下，在流动池中以100%的FE_CO将CO₂转化为CO。

2）研究发现，原位电化学衍生的富胺基团显著促进了CO2的吸附和活化，形成了关键中间体。此外，通过将N₃NiPc-CNT用作双电极电解槽中的新型双功能电催化剂，可以将阴极处的高选择性CO₂到CO的转化与左旋多巴（Levodopa）的氧化聚合（L-DOPA）完美地结合在一起，从而形成3D聚合物纳米颗粒，在阳极代替低价的O2构架，具有一石二鸟的作用，实现了更高的生产效率，大大降低了能量输入。

参考文献

D. Ma, S. Han, C. Cao, W. Wei, X. Li, B. Chen, X. Wu and Q. Zhu, Bifunctional single-molecular heterojunction enables completely selective CO₂-to-CO conversion integrated with oxidative 3D nano-polymerization, Energy Environ. Sci., 2021

DOI: 10.1039/D0EE03731A

https://doi.org/10.1039/D0EE03731A