电化学扫描隧道显微镜（ECSTM）是一种用于广泛研究纳米级电化学过程的重要工具。例如，ECSTM揭示了Pt（111）的电化学粗化过程与氢脱附电荷的演变之间的直接相关性。而贵金属催化剂上的催化活性表面位点可以通过ECSTM噪声分析来识别。通过原位ECSTM对铁酞菁（FePc）催化的氧还原反应（ORR）进行单分子成像，并且在反应过程中观察到FePc-O₂络合物与FePc分子之间的对比变化明显。而迄今为止，很少有人报道ECSTM用于研究CO₂还原反应的机理。

有鉴于此，中科院化学研究所王栋研究员，万立骏院士报道了通过电化学扫描隧道显微镜（ECSTM）进行了钴酞菁（CoPc）催化的CO₂还原反应的分子研究。

文章要点

1）研究人员在Au（111）上制备有序的CoPc涂层。在被CO₂吹扫的电解质环境中，约有14％的吸附物质呈现出高对比度。ECSTM实验结果表明，高对比度物质的比例与Co^IIPc的降低有关（-0.2 V vs.SCE）。

2）高对比度物种归因于CoPc-CO2络合物，通过理论模拟进一步证实了这一点。反应中的原位ECSTM揭示了从CoPc-CO₂到CoPc的鲜明对比变化。此外，采用电位阶跃实验提供了反应初期的动态信息，包括COPc的还原和CO₂的结合，后者是限速步骤。同时，在原位ECSTM实验的基础上，估算了CoPc-CO2的生成和解离速率常数。

Xiang Wang, et al, In-situ Scanning Tunneling Microscopy of Cobalt Phthalocyanine Catalyzed CO₂ Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI：10.1002/anie.202005242

https://doi.org/10.1002/anie.202005242