固定的CoPc分子是CO₂进行6质子/6电子还原制备甲醇具有前景的催化剂。这种电化学还原反应基于协同或者连续质子耦合电子转移过程。将CoPc修饰在碳纳米管或者石墨片导电基底上能够影响PCET的机理和过程。

有鉴于此，耶鲁大学Sharon Hammes-Schiffer等通过DFT理论计算吸附在石墨表面的CoPc分子作为理论模型，研究电催化还原CO₂制备甲醇的中间体。

本文要点

理论计算结果显示CoPc与石墨电子结构的排列能够影响还原反应，而且对体系引入电子的时候对石墨表面的充电以及还原CoPc和吸附中间体物种的影响。

这些研究和分析有助于理解协同PCET过程的化学转化过程，并且明确了CO₂还原中间体物种的质子化同时存在从石墨表面抽取电子并且将电子转移到非动力学稳定的表面吸附中间体。这项工作建立了CO₂电催化还原制备甲醇的机理和途径，理论计算的结果与实验观测结果一致，这项研究为理解CoPc分子能够影响CO₂电催化还原反应。

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Phillips Hutchison, Logan E. Smith, Conor L. Rooney, Hailiang Wang, and Sharon Hammes-Schiffer*, Proton-Coupled Electron Transfer Mechanisms for CO₂ Reduction to Methanol Catalyzed by Surface-Immobilized Cobalt Phthalocyanine, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c05444

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05444