全球工业的高速发展以及人类活动导致温室气体排放量大幅增加，地球生态环境正在遭受着不可逆转的破坏。二氧化碳作为温室气体的主要代表成分，如何将其转化为碳氢化合物燃料吸引了全球科学家们的重点关注。在现存的几种有效的转化方法中，电化学催化还原二氧化碳由于可在常温常压下进行，并且能够实现人为的闭合碳循环，已然成为当下研究热点和重点。
具有化学稳定性和结构可调性的金属络合物是一类有前景的电催化二氧化碳还原（ECR）催化剂，尤其是固定化的金属酞菁（phthalocyanine）。
酞菁，是一类大环化合物，环内有一个空腔，直径约2.7×10^-10m。中心腔内的两个氢原子可以被70多种元素取代，包括几乎所有的金属元素和一部分非金属元素。酞菁的配位数是四，依金属的原子尺寸和氧化态，一个或两个金属原子可以嵌入酞菁的中心腔内。
然而，未取代的金属酞菁的强分子间π-π堆积相互作用通常导致明显的聚集、降低溶解度，并因此通常在支撑表面上具有不可控制的组装，具有不均匀和多层的沉积，严重降低了活性位的效率。
因此，开发具有可控的组装行为和可调节的表面润湿性以实现优异的ECR性能的非聚集金属酞菁催化剂仍然是一个挑战。
中国科学院
福建物质结构研究所的朱起龙研究员带领的研究小组在《应用催化：环境》上发表了一篇文章，报道了一种极活泼且选择性固定的pyrrolidinonyl nickel 酞菁(PyNiPc)（PyNiPc）ECR催化剂。
该催化剂是通过内置的吡咯烷酮（pyrrolidone）基团辅助的组装/固定策略构建的，并提出了PyNiPc在碳纳米管上的单分子水平分散，以实现Ni-N4活性位点的高表面密度。
研究人员发现，所得催化剂（PyNiPc/CNT）可以在电催化二氧化碳还原中主要产生一氧化碳，在很宽的电位范围内提供近100％的法拉第效率，并在–0.88V及可逆氢电极（RHE）时获得高达640的超高CO/H2体积比。
此外，他们发现在0.67V的过电势下连续计时电流法测试10小时后，一氧化碳的电流密度和法拉第效率没有显着降低。
此外，实验结果表明PyNiPc/CNT对ECR的高活性源于PyNiPc与CNT之间的单分子协同催化作用，并且内置的吡咯烷酮基团在促进酞菁分散和催化中也起着重要作用。
该研究提出了一种充分利用镍-酞菁优良内在活性的新策略，并为开发用于二氧化碳还原和其他电化学技术的高效稳定的电催化剂提供了有价值的指导。
