近年來，利用可再生能源產(chǎn)生的電能，將CO2電還原為各種高附加值化學(xué)品，是一條具有前景的實(shí)現(xiàn)碳平衡的路徑，因而得到學(xué)界廣泛關(guān)注。目前，大多數(shù)催化劑是將前驅(qū)體經(jīng)過高溫裂解后，將得到的碳基材料應(yīng)用在電催化中，但其存在活性成分復(fù)雜、分布不均勻、機(jī)理難研究的問題。金屬-有機(jī)框架（MOFs）材料作為一類新型的晶態(tài)多孔材料，具有結(jié)構(gòu)精確、二氧化碳吸附富集能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，是一類理想的CO2電還原材料。然而，由于大多數(shù)MOFs較差的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使MOFs電催化CO2的效率仍較低。

　　近日，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曹榮和黃遠(yuǎn)標(biāo)團(tuán)隊(duì)在科學(xué)技術(shù)部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)優(yōu)秀會(huì)員的資助下，選用具有大環(huán)共軛結(jié)構(gòu)的八羥基酞菁鎳分子作為配體，通過溶劑熱方法合成得到二維導(dǎo)電MOF。將其經(jīng)過超聲剝離后，得到超薄二維納米片，厚度為1.65 nm左右。材料具有優(yōu)良的本征導(dǎo)電性（4.8′ 10-5 S m-1）。將該MOF直接應(yīng)用于CO2電還原測(cè)試體系中，CO選擇性最高可達(dá)98.4%，CO部分電流密度最高可達(dá)34.5 mA cm-2，超過了目前報(bào)道的MOFs催化劑并能夠媲美碳基單原子催化劑。同時(shí)，其在較寬的電位區(qū)間內(nèi)（-0.65 V ~ -1.1 V vs. RHE），催化劑均能實(shí)現(xiàn)90%以上的CO選擇性。通過對(duì)比反應(yīng)前后催化劑的基礎(chǔ)物化表征，以及進(jìn)行同步輻射X射線吸收譜擬合及小波變換，分析電催化過程中節(jié)點(diǎn)的配位模型變化過程，證明經(jīng)過電催化過程后，MOFs結(jié)構(gòu)仍得到很好地保持，材料具有優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

　　該工作表明，晶態(tài)材料可實(shí)現(xiàn)高效的電催化活性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時(shí)，研究人員通過將具有高效催化活性的酞菁分子引入多孔晶態(tài)材料中，在均相分子催化劑和異相多孔催化劑中間搭建了橋梁，為后續(xù)設(shè)計(jì)新型的晶態(tài)電催化材料、研究CO2電還原反應(yīng)機(jī)理提供了新的思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

　　近年來，該團(tuán)隊(duì)致力于設(shè)計(jì)多孔導(dǎo)電框架材料（MOFs或COFs）及其衍生物應(yīng)用于CO2電還原研究，已取得了一系列進(jìn)展。

導(dǎo)電酞菁基MOF電催化CO2為CO及與其他MOFs催化劑活性對(duì)比圖