混合CO₂电还原（HCER）被认为是提高氧化还原产物总价值和能量转化效率的重要策略。

近日，华南师范大学兰亚乾教授，Jiang Liu构建了三种晶体配位化合物（NiTPP、Ni₈-TET和PCN-601）电催化剂用于MOR、CO₂RR和HCER (MOR与CO₂RR偶联)。

文章要点

1）当Ni-TPP和Ni₈-TET分别用作CO₂RR和MOR的电催化剂时，卟啉中心的Ni作为还原活性中心可以将CO₂还原成CO，法拉第效率（FE_CO）为25.6%，Ni(II)₈簇作为氧化活性中心可以将甲醇氧化成甲酸，法拉第效率（FE_HCOOH）为86.3%。

2）值得注意的是，当用Ni₈簇和金属卟啉(Ni)组装的PCN-601作为电极材料时，PCN-601（89%的FE_HCOOH，96%的FE_CO）的MOR和CO₂RR性能强于Ni₈-TET (25.6%)和Ni-TPP (86.3%)。此外，这种组合的双功能晶体催化剂可用作HCER的阳极和阴极，其中FE_HCOOH超过90% (2.1-2.4 V)，FE_CO超过80% (1.9-2.5 V)。同时，通过光照射，FE_HCOOH可以在宽电势范围(1.82.5 V)内进一步增加到90%以上，FE_CO接近100%。

3）理论计算表明，在催化过程中，电子从Ni₈团簇转移到卟啉中心的Ni离子，导致Ni₈团簇的氧化性增强，卟啉中Ni离子的还原性增强，最终导致两种法拉第效率的提高。

这项研究首次报道用一种晶体配位催化剂完成HCER电还原的阴极和阳极反应。

参考文献

Sheng-Nan Sun, et al, Redox-Active Crystalline Coordination Catalyst for Hybrid Electrocatalytic Methanol Oxidation and CO₂ Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202207282 

https://doi.org/10.1002/anie.202207282