电化学硝酸盐(NO₃ˉ)还原反应(NO₃RR)生成氨(NH₃)是平衡全球氮循环的可持续反硝化方法，也是传统热哈伯-博世工艺的替代方案。

在这里，加州大学伯克利分校Christopher J. Chang提出了一种超分子策略，通过将二维(2D)分子钴卟啉(CoTPP)单元集成到三维(3D)多孔有机笼结构中，促进NO₃RR在水中产生NH₃。

文章要点

1）卟啉盒CoPB-C8增强电化学活性位点暴露，促进底物-催化剂相互作用，并提高催化剂稳定性，导致NH₃生产的周转数和频率分别超过200,000和56 s^-1。这些值代表与2D CoTPP对应物相比，3D CoPB-C8盒结构的NO₃RR活性增加了15倍，过电势提高了200mV。

2）外围烷基取代基的合成调节凸显了超分子孔隙率和空腔尺寸对电化学NO₃RR活性的重要性。这些发现确立了将2D分子单元纳入3D受限空间微环境作为增强电催化的有效超分子设计策略。

参考文献

Lun An, et al, Supramolecular Enhancement of Electrochemical Nitrate Reduction Catalyzed by Cobalt Porphyrin Organic Cages for Ammonia Electrosynthesis in Water, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202305719

DOI: 10.1002/anie.202305719

https://doi.org/10.1002/anie.202305719