Des complexes métalliques bien définis avec une stabilité chimique et une accordabilité structurelle sont une classe prometteuse de CO électrocatalytique 2 catalyseurs de réduction (ECR), en particulier les phtalocyanines métalliques immobilisées. Cependant, les fortes interactions d'empilement intermoléculaires π-π des phtalocyanines métalliques non substituées entraînent généralement une agrégation manifeste, faible solubilité, et donc généralement assemblage incontrôlable sur la surface support avec dépôt irrégulier et multicouche, réduisant fortement les sites actifs accessibles.

Par conséquent, le développement de catalyseurs à base de phtalocyanine métallique non agrégée avec des comportements d'assemblage contrôlables et une mouillabilité de surface réglable pour obtenir d'excellentes performances ECR est toujours un défi.

Dans une étude publiée dans Catalyse appliquée B :Environnement , un groupe dirigé par le professeur Zhu Qilong de l'Institut de recherche Fujian sur la structure de la matière de l'Académie chinoise des sciences a signalé un catalyseur de pyrrolidinonyl nickel phtalocyanine (PyNiPc) immobilisé extrêmement actif et sélectif pour la RCE.

Ce catalyseur a été construit par une stratégie intégrée d'assemblage/fixation assistée par groupe pyrrolidone, et a présenté une dispersion de niveau moléculaire unique de PyNiPc sur des nanotubes de carbone pour atteindre la densité de surface élevée des sites actifs Ni-N4.

Les chercheurs ont découvert que le catalyseur résultant (PyNiPc/CNT) peut principalement produire du CO dans le CO électrocatalytique 2 réduction, offrant près de 100% d'efficacité faradique sur une large plage de potentiel et obtenant le CO/H ultra-élevé 2 rapports de volume jusqu'à 640 à –0,88 V par rapport à une électrode à hydrogène réversible (RHE).

Outre, ils ont constaté qu'après un test de chronoampérométrie continue à la surtension de 0,67 V pendant 10 h, la densité de courant et l'efficacité faradique pour le CO n'ont pas été significativement réduites.

Par ailleurs, les résultats expérimentaux ont indiqué que la haute activité de PyNiPc/CNT pour l'ECR provient de la catalyse de synergie interfaciale monomoléculaire entre PyNiPc et les CNT et que les groupes pyrrolidone intégrés jouent également un rôle important dans la promotion de la dispersion et de la catalyse de la phtalocyanine.

L'étude présente une nouvelle stratégie pour tirer le meilleur parti de l'excellente activité intrinsèque de la phtalocyanine de nickel et fournir des guides précieux pour le développement d'électrocatalyseurs efficaces et stables pour le CO 2 réduction et autres techniques électrochimiques.