虽然人们对CO₂转化为C₁进行深入广泛的研究，但是C₂产物通常仍取决于Cu电极的制备。对于Cu催化剂而言，缺乏合适的Cu-Cu距离导致缺少C-C偶联反应位点，因此阻碍生成C₂产物。

有鉴于此，中国科学技术大学熊宇杰、Wanbing Gong、昆士兰科技大学杜爱军等基于DFT理论计算，合成了具有合适Cu-Cu间距的人工酶催化剂MIL-53(Cu)用于CO₂转化。发现修饰官能团从供电子-NH₂变为拉电子-NO₂的方式调节MIL-53(Cu)的配体，能够调控Cu位点的电荷以及Cu-Cu间距，因此调节CO₂的吸附强度和催化活性。

主要内容

（1）

修饰COOH-配体的MIL-53(Cu)位于催化剂火山图的顶点，具有最好的还原CO₂制备CH­₃CH₂OH选择性和活性，所需的极限电势仅为0.47 eV。

（2）

合成了修饰COOH的MIL53(Cu)，实现了优异的C₂产率，在-1.19 V vs RHE的法拉第效率高达-55.5 %，比Cu标杆催化剂的性能更好（-1.05 V, 法拉第效率35.7 %）。本文研究结果说明人工酶工程催化剂的调节结构-催化活性关系，为理解自然酶的催化机理和发展高活性位点的选择性人工酶。

参考文献

Xin Mao, Wanbing Gong*, Yang Fu, Jiayi Li, Xinyu Wang, Anthony P. O’Mullane, Yujie Xiong*, and Aijun Du*, Computational Design and Experimental Validation of Enzyme Mimicking Cu-Based Metal–Organic Frameworks for the Reduction of CO₂ into C₂ Products: C–C Coupling Promoted by Ligand Modulation and the Optimal Cu–Cu Distance, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c07108

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c07108