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固定的CoPc分子是CO₂進(jìn)行6質(zhì)子/6電子還原制備甲醇具有前景的催化劑。這種電化學(xué)還原反應(yīng)基于協(xié)同或者連續(xù)質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移過程。將CoPc修飾在碳納米管或者石墨片導(dǎo)電基底上能夠影響PCET的機(jī)理和過程。

有鑒于此，耶魯大學(xué)Sharon Hammes-Schiffer等通過DFT理論計(jì)算吸附在石墨表面的CoPc分子作為理論模型，研究電催化還原CO₂制備甲醇的中間體。

本文要點(diǎn)

理論計(jì)算結(jié)果顯示CoPc與石墨電子結(jié)構(gòu)的排列能夠影響還原反應(yīng)，而且對(duì)體系引入電子的時(shí)候?qū)κ砻娴某潆娨约斑€原CoPc和吸附中間體物種的影響。

這些研究和分析有助于理解協(xié)同PCET過程的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程，并且明確了CO₂還原中間體物種的質(zhì)子化同時(shí)存在從石墨表面抽取電子并且將電子轉(zhuǎn)移到非動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的表面吸附中間體。這項(xiàng)工作建立了CO₂電催化還原制備甲醇的機(jī)理和途徑，理論計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果一致，這項(xiàng)研究為理解CoPc分子能夠影響CO₂電催化還原反應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

Phillips Hutchison, Logan E. Smith, Conor L. Rooney, Hailiang Wang, and Sharon Hammes-Schiffer*, Proton-Coupled Electron Transfer Mechanisms for CO₂ Reduction to Methanol Catalyzed by Surface-Immobilized Cobalt Phthalocyanine, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c05444

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05444