摘要：金属功能化类卟啉类石墨烯结构凭借可灵活调变的金属中心常被作为有潜力的二氧化碳还原反应（CO₂RR）的电催化剂。然而，金属卟啉金属中心（MTPPs）在二氧化碳反应活性中的作用仍缺乏深入的了解。本文通过第一性原理计算，研究了5种不同金属中心（M=Fe、Co、Cu、Zn和Ni）的MTPPs的CO₂RR机理。理论计算表明*COOH的形成是5个MTPP结构的速率决定步骤，CoTPP的CO₂RR活性最好，而ZnTPP和NiTPP的活性最差，我们的实验也证实了这一点。CO₂RR活性受中间体（*CO，*COOH）的吸附状态控制，即化学吸附（如CoTPP）和物理吸附（ZnTPP和NiTPP）是导致CO₂RR选择性高低的原因。卟啉环络合金属原子的d带中心越深，MTPP与CO和羧基的键合作用就越弱。理论计算和实验结果表明，Co和Fe中心的MTPPs使两个上坡反应步骤的能量势垒降低，从而得到较强的CO₂RR活性。相关研究成果以题为“Theoretical calculations and experimental verification of carbon dioxide reduction electrocatalyzed by metalloporphyrin”发表在Journal of Colloid And Interface Science上。

Citation 

Jun Fang, Ya-Nan Zhu*, Xuemei Long, Xi-Bo Li, Qiao Zhang, Guangxing Yang, Shengjun Du, Zhting Liu, Zhuming Liu, Feng Peng*, Theoretical calculations and experimental verification of carbon dioxide reduction electrocatalyzed by metalloporphyrin, Journal of Colloid and Interface Science, 2024,668, 366-374 . https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.04.176.