利用太阳能将二氧化碳催化转化为高价值的化学燃料/原料是实现可持续碳循环利用的一个极具吸引力但同时也极具挑战性的策略。与非均相催化剂相比，均相催化剂通常表现出更高的活性和选择性，这得益于其原子分散的催化位点和灵活的配位结构。然而，在反应过程中催化剂的配位和电子结构如何动态演变扔不清楚，成为了解其反应途径的瓶颈。

有鉴于此，中国科技大学熊宇杰教授、Chao Gao和中国科学院高能物理研究所陶冶研究员、北京师范大学张文凯教授等人合作使用三联吡啶镍（II）配合物作为催化剂模型，跟踪研究光催化CO₂还原的机理。

本文要点

1）与典型的均相光敏剂集成在一起，该催化系统可实现99％的高选择性，可实现CO₂到CO的转化，转换数和TOF转换频率分别高达2.36×10⁷和385.6 s^-1。

2）采用原位和时间分辨X射线吸收光谱，结合其他原位光谱技术和理论计算，首次跟踪了光催化CO₂还原反应中Ni催化剂的中间体。

3）结合通过光学瞬态吸收光谱法解决的电荷动力学问题，该研究阐明了完整的机械，其中包括一些经常被忽略的关键因素。结合光学瞬态吸收光谱解析的电荷动力学，阐明了该反应的反应路径，包括一些常被忽略的关键因素。

总之，该工作阐明了均相催化剂体系中的二氧化碳还原反应的机制路径，对设计开发用于人工光合作用的高效催化剂具有重要的借鉴意义。

参考文献：

Yangguang Hu et al. Tracking Mechanistic Pathway of Photocatalytic CO₂ Reaction at Ni Sites Using Operando, Time-Resolved Spectroscopy. J. Am. Chem. Soc., 2020.

DOI: 10.1021/jacs.9b12443

https://doi.org/10.1021/jacs.9b12443