发展高催化反应活性异相金属酞菁催化剂用于CO₂电催化具有非常大的挑战。有鉴于此，清华大学王训等报道了一种普适性的合成方法制备Zn金属酞菁(MPc)分子层-多金属氧酸盐(POM)三明治层状复合结构催化剂，该材料展示了更高的电催化活性，而且能够进行光耦合的电催化CO₂还原反应。该复合材料的合成过程中加入POM金属氧酸盐得以抑制酞菁MPc形成堆叠或者聚集结构，自组装形成三明治夹心结构，很好的暴露更多的催化反应活性位点。

本文要点：

（1）

通过Zn²⁺、PMo12、CoTAPc进行水热合成，得到了1.2 nm厚度的POM-CoTAPc-POM三明治结构催化剂，合成的单分子层三明治催化剂展示了优异的CO₂还原反应活性。

在无光辅助作用中的-0.7 V vs RHE过电势条件中展示了最高达到96.1 %的CO法拉第效率。

在-0.6~-0.9 V vs RHE较宽的过电势区间内展示了高达93 %的CO法拉第效率（最高法拉第效率为96.2 %），CO转化频率TOF超过2060 h^-1。

（2）

测试电催化CO₂还原反应的光电化学、荧光，发现单分子层有助于光照条件中的载流子分离。通过DFT模拟计算、ESR表征，作者发现光辅助得以实现催化反应活性提高2倍。这种作用归结于CoTAPc在光照条件产生LMCT效应，促进电子从金属中心转移到CO₂分子，能量计算结果发现光照激发态作用能抑制HER副反应，因此在光照条件中实现了提高的电流密度、生成CO的TOF、更高的法拉第效率。

本文研究结果有助于深入光促进CO₂电化学还原反应的合成、催化、机理，为发展新型CO₂电化学还原提供一种方法。

参考文献

Haozhou Yang, Deren Yang, Yue Zhou, and Xun Wang*, Polyoxometalate Interlayered Zinc–Metallophthalocyanine Molecular Layer Sandwich as Photocoupled Electrocatalytic CO₂ Reduction Catalyst, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c05580

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c05580