设计开发高效的催化剂来催化电化学CO₂还原反应(CO2RR)向CO和甲酸以外的高价值化学物质转变是非常必要的。

有鉴于此，中国科学院上海高等研究院杨辉研究员、Liangliang Zou等人合作，

开发了一种铜基催化剂，该催化剂被限制在合理设计的共价三嗪骨架（CTF-B）内，具有CuN₂Cl₂结构。

本文要点

1）该CuN₂Cl₂催化剂可选择性地将CO₂RR转化为碳氢化合物，最大法拉第效率(FE)为81.3%，C2H4的FE最高可达为30.6%。

2）原位X射线吸附精细结构分析揭示了铜原子团簇的电位驱动动态形成，以及与催化剂活化相关的时间依赖性和铜含量依赖性的CO₂RR性能，最终揭示了限制在CTF-B内的聚集的铜原子团簇是活性位点。

3）进一步的CO电还原探测实验不仅验证了CO是CO₂RR的关键中间体之一，，而且还证明了其对C2化学品选择性的提高，最大FE为68.4％（C₂H₄，35.0％；乙酸盐，33.4％），可能是由于共饱和电解液中CO覆盖面积的增加和局部pH值的升高而引起C-C耦合反应加速。而且，乙酸盐被认为是唯一的液体产物，很可能得益于受限制的Cu聚集团簇的低配位活性位点和CTF-B良好的化学限域环境。

总之，该工作通过将金属电催化剂限制在共价有机框架内，以及对活性位点的识别，对构建高效的金属电催化剂和催化剂的结构-性能关系的研究具有指导意义。

参考文献：

Lushan Ma et al. Covalent Triazine Framework Confined Copper Catalysts for Selective Electrochemical CO₂ Reduction: Operando Diagnosis of Active Sites. ACS Catal., 2020.

DOI: 10.1021/acscatal.0c00243

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c00243