Complessi metallici ben definiti con stabilità chimica e accordabilità strutturale sono una classe promettente di CO . elettrocatalitica ₂ catalizzatori di riduzione (ECR), soprattutto ftalocianine metalliche immobilizzate. Però, le forti interazioni intermolecolari di impilamento -π di ftalocianine metalliche non sostituite di solito provocano un'aggregazione palese, bassa solubilità, e quindi montaggio generalmente incontrollabile sul piano di appoggio con deposizione irregolare e multistrato, riducendo drasticamente i siti attivi accessibili.

Perciò, lo sviluppo di catalizzatori di ftalocianina metallica non aggregata con comportamenti di assemblaggio controllabili e bagnabilità della superficie sintonizzabile per ottenere eccellenti prestazioni ECR è ancora una sfida.

In uno studio pubblicato su Catalisi applicata B:ambientale , un gruppo guidato dal Prof. Zhu Qilong del Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of the Chinese Academy of Sciences ha riportato un catalizzatore di pirrolidinonil nichel ftalocianina (PyNiPc) immobilizzato estremamente attivo e selettivo per ECR.

Questo catalizzatore è stato costruito mediante una strategia di assemblaggio/fissaggio assistita dal gruppo pirrolidone integrato, e ha presentato la dispersione a livello molecolare singolo di PyNiPc su nanotubi di carbonio per ottenere l'elevata densità superficiale dei siti attivi Ni-N4.

I ricercatori hanno scoperto che il catalizzatore risultante (PyNiPc/CNT) può produrre prevalentemente CO nella CO elettrocatalitica ₂ riduzione, offrendo quasi il 100% di efficienza faradaica su un ampio intervallo di potenziale e ottenendo l'altissimo CO/H ₂ rapporti di volume fino a 640 a –0,88 V rispetto all'elettrodo a idrogeno reversibile (RHE).

Oltretutto, hanno scoperto che dopo test di cronoamperometria continua al sovrapotenziale di 0,67 V per 10 h, la densità di corrente e l'efficienza faradaica per la CO non sono state significativamente ridotte.

Per di più, i risultati sperimentali hanno indicato che l'elevata attività di PyNiPc/CNT per l'ECR deriva dalla sinergia-catalisi a livello molecolare singolo tra PyNiPc e CNT e anche i gruppi pirrolidonici incorporati svolgono un ruolo importante nel promuovere la dispersione e la catalisi della ftalocianina.

Lo studio presenta una nuova strategia per sfruttare al meglio l'eccellente attività intrinseca della nichel ftalocianina e fornire preziose guide per lo sviluppo di elettrocatalizzatori efficienti e stabili per la CO ₂ riduzione e altre tecniche elettrochimiche.