在过去的200年里，化石燃料的巨大消耗导致了大量的温室气体二氧化碳的释放，造成了严重的全球气候变化。另一方面，化石燃料被预测将在未来200年内耗尽。因此，为了缓解全球环境问题和能源需求，寻找清洁和可再生能源来替代化石燃料是本世纪科学家面临的最紧迫的任务之一。人工光合作用被认为是通过阳光驱动的水分解和CO₂还原将太阳能转化为燃料的最有前景的策略之一。理想情况下，这些反应所需的能量可以直接从阳光或太阳能衍生的电力中获得。然而，为了使这些反应在合理的速率和低过电位下发生，需要廉价和丰富的、高效和选择性强的催化剂。在过去的几十年里，大量的努力致力于开发高效的过渡金属催化剂，以用于水分解和和二氧化碳还原。值得注意的是，2,2‘:6,2”:6”,2’”-quaterpyridine (qpy)基金属络合物被发现是近年来用于水分解和CO₂还原的优异催化剂。

有鉴于此，香港城市大学刘大铸教授和法国巴黎大学Marc Robert教授等人，综述了使用金属四吡啶基配合物作为人工光合作用的电催化剂和光催化剂的最新进展。

本文要点

1）介绍了金属四吡啶基配合物催化的水分解和二氧化碳还原的主要研究进展。分析了不同四吡啶基配合物以及文献中所报道的选择性催化剂的电催化和光催化CO₂还原的详细实验条件和数据。

2）qpy的平面性，强配位性和良好的p接受特性均有助于这些配合物作为人工合成催化剂发挥独特的性能。这些配合物的催化性能可以通过在qpy配体上引入各种取代基来调节。这些催化剂的选择性和稳定性可以通过接枝qpy配合物到各种导电或半导体材料上，以及将其嵌入到金属有机框架中来进一步增强。

参考文献：

Lingjing Chen et al. Molecular quaterpyridine-based metal complexes for small molecule activation: water splitting and CO₂ reduction. Chem. Soc. Rev., 2020.

DOI: 10.1039/D0CS00927J

https://doi.org/10.1039/D0CS00927J