在基于多相分子催化剂的电催化二氧化碳（CO₂）还原反应中，配体起着至关重要的作用。以往的多相分子电催化研究主要涉及以吡咯为亚基的N4配体(卟啉、酞菁等)，而以吡啶为亚基的配体还很少见。

近日，南洋理工大学Xin Wang探索了基于吡啶亚基的新型N4钴配合物的开发。将其固定在碳纳米管上后，在140 mV的低过电位下表现出较高的CO₂RR活性，在-0.30到-0.60 V范围内表现出较高的活性，选择性在98%以上。在流动电池中也可以观察到在大电流密度下的优异性能。

文章要点

1）原位衰减全反射傅里叶变换红外光谱证明，这种电催化剂在较低的过电位下产生CO，在较宽的电势范围内具有中等的CO吸附能力。

2）密度泛函理论（DFT）计算表明，碳基上的吡啶基钴配合物比吡咯基钴配合物更能降低反应的吉布斯自由能。进一步的分析证明，优化后的d-轨道的半金属行为可以促进电荷转移，提高活性。这为理解以吡啶亚单位为配体的多相分子催化剂的催化活性部分提供了新的视角。

参考文献

Libo Sun, et al, Cobalt Quaterpyridine Complexes for Highly Efficient Heterogeneous CO₂ Reduction in Aqueous Media, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202202108

https://doi.org/10.1002/aenm.202202108