在高电流密度下以高法拉第效率(FE)和高稳定性将二氧化碳(CO2RR)电化学还原成所需原料的反应非常重要，但由于其差的电化学稳定性和与析氢反应(HER)的竞争而具有挑战性。

近日，在理论计算的指导下，香港理工大学Wai-Yeung Wong，Linli Xu，北京航空航天大学Ying Zhu设计了一系列新型金属卟啉连接的汞化石墨炔 （Hg-MTPP）作为CO₂RR的电催化剂，汞化石墨炔诱导了高的HER过电位。

文章要点

1）值得注意的是，得益于对HER的抑制，在H型电池中合成的Hg-CoTPP在−0.76 V(vs可逆氢电极)下产生了最大95.6%的CO FE，即使在−1.26 V(Vs RHE)时也产生了91.2%的CO FE。

2）在流动电池中，当电流密度为1.2A cm⁻²时，Hg-CoTPP结合N掺杂石墨烯（Hg-CoTPP/NG）能够获得接近100%的高CO FE，特别是在420 mA cm⁻²附近的稳定性超过360 h。

3）进一步的实验和计算结果表明，Hg-CoTPP的汞接枝导致了较高的HER过电位，并调谐了金属中心的d带电子态，使d带中心更接近费米能级，从而增强了*COOH中间体在Hg-CoTPP上的成键。而NG的引入缩短了Co-N配位键，促进了电子向金属中心的转移，从而降低了*COOH势垒。

结果表明，Hg-MTPP可以作为一类新型的二维材料，为开发商业应用中高效的CO₂RR电催化剂提供了新的设计思路。

参考文献

Mingwei Fang, et al, Metalloporphyrin-Linked Mercurated Graphynes for Ultrastable CO2 Electroreduction to CO with Nearly 100% Selectivity at a Current Density of 1.2 A cm⁻², J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c05059

https://doi.org/10.1021/jacs.2c05059