​邵敏华/张玉Angew：L-组氨酸强化局部CO2吸附，增强CO2电还原为甲酸盐的选择性

通过电化学二氧化碳还原反应(CO₂RR)将CO₂转化为有价值的产物是应对全球变暖和密集的能源需求的有效策略。在众多CO₂RR产物中，甲酸或甲酸盐(通常在碱性溶液中生产)由于具有高经济价值和在工业、燃料电池和储氢罐中的广泛应用而引起了人们的广泛关注。

人们已经开发出许多高CO₂RR性能的催化剂，但同时实现高产物选择性和活性仍然是一个挑战。因此，开发能够实现高选择性、大电流密度以及在较大的电位窗口内实现稳定的甲酸盐生产的催化剂具有现实意义。

近日，香港科技大学邵敏华和华东理工大学张玉等利用L-组氨酸对Bi基催化剂进行修饰改性，显著提高甲酸盐的选择性和活性。

理论计算表明，CO₂分子通过缺电子C原子与L-组氨酸的N位点相互作用，并且CO₂能够牢牢吸附在N位点上；催化剂优异的CO₂吸附能力有助于CO₂的局部富集，从而抑制竞争性析氢反应(HER)副反应的发生，提高了CO₂RR的选择性。此外，L-组氨酸中N活性位点的富电子性质可以进一步促进CO₂的活化，促进反应动力学。

实验结果表明，L-组氨酸改性的Bi基催化剂在超宽电位窗口(ΔE=1.7 V)内表现出高的催化CO₂转化为甲酸盐活性，在−0.1到−1.8 V和−0.2到−1.6 V的电位窗口内的甲酸盐选择性分别超过90%和95%。

此外，即使在低CO₂浓度下(20 vol.%)，由于催化剂对CO₂的富集，也可以保持优良的甲酸盐选择性。更重要的是，所制备的催化剂能够在326.2 mA cm⁻²的高电流密度下稳定运行超过50小时，并且甲酸盐选择性保持在~95%。总的来说，该项工作为设计高选择性和高效的CO₂RR电催化剂提供了一种有前景的策略。

Enhancing local CO₂ adsorption by L-histidine incorporation for selective formate production over the wide potential window. Angewandte Chemie International Edition, 2023.10.19. DOI: 10.1002/anie.202313522