PNAS：甲基转移酶启发的分子催化剂电催化CO2还原合成乙烷
学术
2025-02-02 18:35
山东
含有单个金属中心的分子催化剂能够将CO2还原为多种多样的具有价值的C1化合物，包括CO、HCOOH、CH3OH。但是，通常这些分子催化剂无法将CO2还原为C2化合物，比如乙烷、乙烯。能够从CO2通过C-C偶联生成乙烷、乙烯的催化剂目前仍然局限于异相材料相关催化剂。有鉴于此，印度科学培养协会（IACS）Abhishek Dey等报道一系列结构简单并且修饰悬垂巯基的Fe卟啉催化剂，能够以H2O作为质子，将CO2还原为乙烷。要点1. 这种悬垂巯基的Fe-卟啉催化剂在CO2还原为乙烷的电催化反应中实现>40 %的法拉第效率，其他的产物是CO。要点2. 反应机理研究结果表明，反应包括CO2产生的甲基官能团转移到相邻的悬垂巯基（该过程与甲基转移酶类似），随后形成的硫醚与另一个CO2还原涩会给你成的Fe(II)-CH3之间进行C-C偶联。这种分子骨架结构中的巯基作为用于将第一个CO2还原生成的C1产物的“停车位”（parking space），从而能够形成C-C键。这使得电化学还原CO2能够直接产生天然气成分的一种。
S. Patra, S. Dinda, S. Ghosh, T. Roy, A. Dey, Synthesis of ethane from CO2 by a methyl transferase–inspired molecular catalyst, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2025, 122 (2) e2417764122DOI: 10.1073/pnas.2417764122https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2417764122
