鑽石舞台

雙碳背景下，人們對二氧化碳的電化學還原(CO2RR)的研究和工業化興趣迅速增加，發展了許多高效高選擇性均相分子催化劑。但是均相絡合物分子催化劑的分離和穩定性是制約這種催化劑走向工業化的最大挑戰。

近日，比利時那慕爾大學及武漢理工大學蘇寶連院士團隊同法國法蘭西學院及法國波城大學團隊合作聚焦CO2電化學還原高效絡合物分子催化劑固載化技術，對不同載體對分子催化劑活性，選擇性及穩定性的影響進行全面闡述，提出一系列提高CO2電化學還原分子催化劑效率的固載化最新策略。

目前最先進的高效CO2RR分子催化劑有三類絡合物：大環配體金屬催化劑、聯吡啶配體金屬催化劑及膦配體金屬催化劑。它們可與金屬鎳(Ni)，鈷(Co)和鐵（Fe）結合，所得配合物可以催化二氧化碳還原為一氧化碳或CO 和 H2 的組合。除這些非貴金屬，更昂貴的金屬，例如錸、銠和銥，通常帶有聯吡啶配體，對生成CO和甲酸鹽具有高效率和選擇性。

但是這些高效的均相絡合物分子催化劑的分離和穩定性是制約這種催化劑走向工業化的最大挑戰。將絡合物分子催化劑固定在載體上是一種極具吸引力的策略，但在固載絡合物分子催化劑系統中，金屬中心和結構受載體影響，導致對產物特定選擇性的改變及反應效率降低。本工作側重於載體材料，對文獻中使用的載體劃分為五大類型，對不同載體對分子催化劑活性，選擇性及穩定性的影響進行全面闡述。

在所有載體中，碳基材料是最廣泛使用的。它們的高電導率使其成為作為CO2RR多相催化劑載體的首選之一。本工作回顧了不同碳基系統，全面分析影響 CO2RR 效率的最關鍵參數，例如i) 表面的功能化，ii)碳骨架的摻雜，iii)形態，以及iv)孔隙率。

MOF和COF用於分子絡合物催化劑固載化顯示極大優勢。與碳基材料相比，它們提供了高度有序的多孔網絡，可增強電解質的滲透和CO2的溶解。儘管電子傳輸是限制因素，但最近報道的薄膜形態可以促進電荷轉移的能力。本工作闡述電催化CO2RR分子催化劑在MOF和COF上固載化的策略、框架多孔結構的優勢，活性位點固定的方式及其在MOF和COF結構中的相互作用。在MOFs和COFs的框架結構中擔載分子催化劑是未來一個很有希望新穎的研究方向。

二氧化鈦被廣泛用於電化學和CO2RR催化劑的固載材料。與碳不同，二氧化鈦在用於CO2RR時與絡合物分子催化劑的金屬原子具有顯著的協同效應。本工作討論了二氧化鈦的形貌（粉末、納米顆粒或其他納米結構，如納米管）以及固載材料的孔隙率對電催化CO2RR整體效率的影響。並提出二氧化鈦固定絡合物分子催化劑活性位點在水溶液中實現高效CO2電還原的策略。

以提高電極的可擴展性、可加工性和機械性能的聚合物已被用於電催化還原CO2RR。將官能團結合到聚合物鏈上為多項新研究指明了方向。離子液體(ILs)已被描述為有前途的CO2吸附材料，其在這些介質中的溶解度增加。固態離子液體可以作為二氧化碳分子催化劑的載體，為更適合工業應用的材料開闢新的途徑。