電化學CO2還原反應（CO2RR）是一種很有吸引力的方法，可以捕獲間歇的可再生能源化學鍵，并將廢棄的CO2轉化為具有附加值的產(chǎn)品，以實現(xiàn)碳中和目標。研究人員開發(fā)了聚合物包覆的分子催化劑，特別是酞菁鈷（cobalt phthalocyanine, CoPc），作為CO2RR的活性和選擇性電催化劑。當CoPc被吸附在碳電極上，并封裝在聚（4-乙烯基吡啶）（P4VP）中時，對析氫反應（HER）的活性和反應選擇性通過三種協(xié)同效應得到增強：初級軸向配位效應、次級反應中間穩(wěn)定效應和外部配位質(zhì)子傳輸效應。作者使用X射線吸收光譜測量來確認聚合物中的吡啶殘基與CoPc金屬中心軸向配位，并且已表明增加含氮軸向配體的σ-供體能力會導致CO2RR活性增加。此外，還研究了催化劑、聚合物和石墨粉末負載對CO2RR活性的影響。基于此，美國西密歇根大學Charles C. L. McCrory（通訊作者）等人報道了一篇關于聚合物-催化劑相互作用對CO2RR電催化劑化學微環(huán)境影響的綜述。在本文中，作者詳細描述了這些研究，并且通過影響催化劑性能的三種微環(huán)境相互作用來進行討論：初級和次級球體的配體效應、質(zhì)子和CO2的底物傳輸，以及從電極表面到催化劑位點的電荷傳輸。該工作表明，詳細的電分析研究和解釋對于發(fā)展對催化劑性能的可靠和全面的理解是有價值的。除了對聚合物封裝的CoPc的研究，作者還提供了類似的表面吸附分子和固態(tài)系統(tǒng)的例子，這些系統(tǒng)受益于活性催化位點和聚合物系統(tǒng)之間的相互作用。其次，作者還將自己研究系統(tǒng)的活性結果與CoPc文獻中的其他結果以及修飾電極表面上分子CO2RR催化劑的其他示例進行了比較。最后，作者推測從CoPc研究中獲得的見解如何指導該領域設計其他聚合物電催化劑系統(tǒng)。隨著CO2RR技術在商業(yè)上變得可行，并擴展到流動池和氣體擴散電極的空間，作者提出理解和促進這些催化劑系統(tǒng)微環(huán)境中的協(xié)同聚合物封裝效應，可能有助于提高器件的整體效率。Considering the Influence of Polymer-Catalyst Interactions on the Chemical Microenvironment of Electrocatalysts for the CO2 Reduction Reaction. Acc. Chem. Res., 2022, DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00633.https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00633.
