电化学CO2还原反应（CO2RR）是一种很有吸引力的方法，可以捕获间歇的可再生能源化学键，并将废弃的CO2转化为具有附加值的产品，以实现碳中和目标。研究人员开发了聚合物包覆的分子催化剂，特别是酞菁钴（cobalt phthalocyanine, CoPc），作为CO2RR的活性和选择性电催化剂。当CoPc被吸附在碳电极上，并封装在聚（4-乙烯基吡啶）（P4VP）中时，对析氢反应（HER）的活性和反应选择性通过三种协同效应得到增强：初级轴向配位效应、次级反应中间稳定效应和外部配位质子传输效应。作者使用X射线吸收光谱测量来确认聚合物中的吡啶残基与CoPc金属中心轴向配位，并且已表明增加含氮轴向配体的σ-供体能力会导致CO2RR活性增加。此外，还研究了催化剂、聚合物和石墨粉末负载对CO2RR活性的影响。基于此，美国西密歇根大学Charles C. L. McCrory（通讯作者）等人报道了一篇关于聚合物-催化剂相互作用对CO2RR电催化剂化学微环境影响的综述。在本文中，作者详细描述了这些研究，并且通过影响催化剂性能的三种微环境相互作用来进行讨论：初级和次级球体的配体效应、质子和CO2的底物传输，以及从电极表面到催化剂位点的电荷传输。该工作表明，详细的电分析研究和解释对于发展对催化剂性能的可靠和全面的理解是有价值的。除了对聚合物封装的CoPc的研究，作者还提供了类似的表面吸附分子和固态系统的例子，这些系统受益于活性催化位点和聚合物系统之间的相互作用。其次，作者还将自己研究系统的活性结果与CoPc文献中的其他结果以及修饰电极表面上分子CO2RR催化剂的其他示例进行了比较。最后，作者推测从CoPc研究中获得的见解如何指导该领域设计其他聚合物电催化剂系统。随着CO2RR技术在商业上变得可行，并扩展到流动池和气体扩散电极的空间，作者提出理解和促进这些催化剂系统微环境中的协同聚合物封装效应，可能有助于提高器件的整体效率。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.
