中国科学出版社 (a)不同分子结构和催化位点的比较(镍-TPYP、镍-TPYP-1、镍-三氯苯酚和TPYP)，(b，c)二氧化碳还原反应生成一氧化碳的计算自由能曲线，(d)镍-TPYP分子上模拟的二氧化碳-一氧化碳转化反应途径
信用:作者 用于电催化CO2还原反应的氮掺杂或氮杂环纳米结构电催化剂在产物选择性方面取得了重要进展
为了进一步发展，重要的是确定这些电催化剂的确切活性来源
结构精确的晶体电催化剂可以为识别催化活性位点和研究反应机理提供可视化的研究平台
吡啶氮对CO2电还原的催化活性首次由晶体超分子配位化合物模型体系在结构上确定
可再生电力驱动的CO2电还原反应是降低大气中CO2浓度、缓解全球变暖等环境问题的有效途径
它可以将二氧化碳转化为有价值的产品(如一氧化碳、一氧化碳、甲烷)，实现有效的碳循环
目前，报道的电催化CO2还原反应的高效电催化剂主要集中在纳米材料上
其中，氮掺杂或氮杂环纳米结构电催化剂在还原产物转化率和法拉第效率方面取得了重要进展
然而，由于缺乏准确清晰的结构信息和其他影响因素(包括缺陷和杂质)，仍然很难确定这些电催化剂中N位的活性
在这种情况下，晶体结构清晰的晶体电催化剂在解决上述问题方面具有很大的优势，因为它们准确的结构信息可以为识别催化活性位点和研究反应机理提供可视化的研究平台
金属卟啉配合物应用于CO2RR具有许多优点
其中，金属卟啉共轭π电子体系的刚性环有利于电子的快速迁移
更重要的是，它们清晰的分子结构信息和结构可调性对研究反应机理和合理优化催化性能非常有帮助
在此基础上，建立合理的晶体模型体系，准确识别电催化中催化位点的活性，对电催化CO2RR的发展至关重要
在发表于《国家科学评论(》的一篇新的研究论文中，南京师范大学亚-兰茜教授课题组首次建立了晶体超分子配位化合物模型体系(包括Ni-TPYP、Ni-TPYP-1和Ni-TPP，如图1所示)，从结构上鉴定了吡啶N对电催化CO2RR的催化活性
这项工作对理解电催化CO2RR中氮掺杂或氮杂环纳米结构电催化剂的催化活性和反应机理具有重要意义
实验和理论计算表明，该体系中电催化CO2RR的速率决定步骤是COOH的形成
在该步骤中，镍-TPYP中的镍活性位点(表示为Ni1)和镍-热塑性聚合物中的镍活性位点(表示为Ni2)所需的能量几乎相同(1
60 eV和1
并且两者都高于活性吡啶氮(表示为氮，0
97 eV)，表明N位比Ni2和Ni1位具有更高的CO2电还原活性，即活性吡啶N是更合适的催化活性位
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