导入碳酸氢盐铁卟啉促进的电化学 CO2 还原

二氧化碳是广为人知的温室气体，却也是一种廉价、丰富的 C1 组成部分。将其转化为化学产品是应对全球气候挑战的一种有利解决方案。on>

使用电力来推动 CO₂ 的转化是一个很直观的策略，但它需要开发高效且具有选择性的催化剂，才能促进 CO₂ 的还原反应 (CO₂RR)。

另一方面，多相催化体系中，因为水的无毒性和可以用作质子源等优势，也使得在水相能进行的 CO₂RR 显得特别重要。在过去，基于碳酸氢盐的电解质普遍在水相电化学 CO₂ 还原的研究中，它们表现出相对于其他缓冲液更好的催化性能。不过，相比之下，有机电解质中碳酸氢盐的存在及其在均相电催化中的作用却仍未得到充分探索。

所以，最近Christopher J. Chang教授和Eva M. Nichols教授在J. Am. Chem. Soc.上发表了在一种通过铁卟啉络合物的第二配位壳层导入碳酸氢盐的方式，促进增强电化学 CO₂ 还原反应。

图片来源：J. Am. Chem. Soc.

该研究探索了碳酸氢盐对铁卟啉催化的电化学 CO₂还原的影响，并从中表明了碳酸氢盐是有机电解质中可行的质子供体（二甲亚砜中的 pKa = 20.8）。

图片来源：J. Am. Chem. Soc.

此外，他们利用第二配位壳层中的尿素侧链，将其用于在分子铁卟啉催化剂的附近，进而作为碳酸氢盐的模板。此时碳酸氢盐的模板化结合可以增加其酸度，促进催化速率的提升。且相对于未修饰的母体铁卟啉来看，效果足足提高了 1500 倍。

图片来源：J. Am. Chem. Soc.

所以，这项工作强调了碳酸氢盐形态在有机电解质中的重要性，并建立了第二配位壳层碳酸氢盐模板，作为利用这种外来酸和增强 CO₂ 还原催化的设计策略。

图片来源：J. Am. Chem. Soc.

参考文献：Templating Bicarbonate in the Second Coordination Sphere Enhances Electrochemical CO2 Reduction Catalyzed by Iron Porphyrins

J. Am. Chem. Soc. 2022, jacs.2c02972

原文作者：Jeffrey S. Derrick, Matthias Loipersberger, Sepand K. Nistanaki, Aila V. Rothweiler, Martin Head-Gordon, Eva M. Nichols,* and Christopher J. Chang*

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.2c02972