二氧化碳（CO₂）电化学还原为高附加值化学品是能源转化领域中最有前途和最具挑战性的研究课题之一。在电化学CO₂还原（ECR）产品中，碳氢化合物，特别是C₂H₄和CH₄，由于其与现有基础设施的兼容性以及有望替代化石燃料而引起了人们的极大关注。

近日，南京师范大学兰亚乾教授报道了开发了一种高度共轭的类石墨烯配体（二苯并[g，p]chrysene-2,3,6,7,10,11,14,15-辛醇，8OH-DBC）和Cu节点组成的Cu基导电金属-有机骨架（cMOF）用于CO₂还原的有效电催化剂。

文章要点

1）研究人员以8OH-DBC和醋酸铜为共轭配体，在N,N-二甲基甲酰胺和水的混合溶剂中，在85 °C下用溶剂热法合成了Cu-DBC电催化剂。研究发现，高度共轭的有机配体赋予了Cu-DBC独特的氧化还原性能和导电性。

2）丰富、均匀分布的Cu-O₄位点有利于高选择性、高效的ECR制取CH₄。在低还原电位（−0.9 V）下，部分电流密度达到−162.4 mA cm⁻²，CH₄ FE高达80%，是CO₂还原为CH₄的最佳Cu基电催化剂之一。

3）研究人员根据结晶多孔催化剂的结构特征，考察了单一Cu位点的配位环境与其电还原催化选择性的关系。通过电催化测试和计算研究，进一步系统地分析了Cu-DBC催化剂对ECR制CH₄反应的特殊性和详细的催化机理。

本研究为结构明确的ECR催化剂的设计提供了一种平台，并为构建高效的ECR催化剂提供了一定基础。

参考文献

Zhang, Y., Dong, LZ., Li, S. et al. Coordination environment dependent selectivity of single-site-Cu enriched crystalline porous catalysts in CO₂ reduction to CH₄. Nat Commun 12, 6390 (2021)

DOI：10.1038/s41467-021-26724-8

https://doi.org/10.1038/s41467-021-26724-8