科研进展

    分子金属络合催化剂由于其灵活的分子设计，在CO₂还原性能方面具有很高的可调性。然而，迄今为止所使用的分子催化剂几乎都是单核。C2+产物的合成需要还原至少两个邻近的CO₂分子，然后在还原物种之间进行偶联。因此，多核分子催化剂一种极具潜力的电化学还原CO₂产C2+产物的催化剂。但是金属配合物催化剂在结构稳定性方面存在挑战，由于无法进行C-C偶联，一直无法合成高附加值的C3产品。

    2024年4月15日，日本丰田中央研究所Keita Sekizawa教授和Naonari Sakamoto教授团队提出了一种分子催化剂设计，使用了带有溴（Br）桥接配体的铜（Cu）多核金属配合物，其配体具有大量π电子和稳健的活性位点，这种催化剂在低电位下表现出高选择性的CO₂还原能力，主要产物为C3化合物，在反应过程中能产生高鲁棒性正丙醇（C₃H₇OH），且具有较高的产率。此外，该催化剂还具有良好的稳定性，多次循环后仍保持高催化活性。研究分析了C-C偶联反应机理，并通过量子化学理论计算提出了在两个Cu中心之间形成C-C偶联的中间产物。基于这一发现的分子催化剂设计为开发生成多碳CO₂还原产物的下一代催化剂提供了一种新方法，双核铜（I）分子电催化剂为高效实现CO₂向C3产物的转化提供了新的途径，并且为CO₂资源化利用提供了新的思路和方法，未来有望在工业化CO₂转化领域发挥重要作用。

来源：Naonari Sakamoto*, Keita Sekizawa*, Soichi Shirai, et al., Dinuclear Cu(I) molecular electrocatalyst for CO2-to-C3 product conversion. Nature Catalysis, 2024, 7, 574-584 . DOI: 10.1038/s41929-024-01147-y

文：汤匀（情报中心）