通過電化學二氧化碳還原反應(CO₂RR)將CO₂轉化為有價值的產物是應對全球變暖和密集的能源需求的有效策略。在眾多CO₂RR產物中，甲酸或甲酸鹽(通常在堿性溶液中生產)由于具有高經濟價值和在工業、燃料電池和儲氫罐中的廣泛應用而引起了人們的廣泛關注。

人們已經開發出許多高CO₂RR性能的催化劑，但同時實現高產物選擇性和活性仍然是一個挑戰。因此，開發能夠實現高選擇性、大電流密度以及在較大的電位窗口內實現穩定的甲酸鹽生產的催化劑具有現實意義。

近日，香港科技大學邵敏華和華東理工大學張玉等利用L-組氨酸對Bi基催化劑進行修飾改性，顯著提高甲酸鹽的選擇性和活性。

理論計算表明，CO₂分子通過缺電子C原子與L-組氨酸的N位點相互作用，并且CO₂能夠牢牢吸附在N位點上；催化劑優異的CO₂吸附能力有助于CO₂的局部富集，從而抑制競爭性析氫反應(HER)副反應的發生，提高了CO₂RR的選擇性。此外，L-組氨酸中N活性位點的富電子性質可以進一步促進CO₂的活化，促進反應動力學。

實驗結果表明，L-組氨酸改性的Bi基催化劑在超寬電位窗口(ΔE=1.7 V)內表現出高的催化CO₂轉化為甲酸鹽活性，在?0.1到?1.8 V和?0.2到?1.6 V的電位窗口內的甲酸鹽選擇性分別超過90%和95%。

此外，即使在低CO₂濃度下(20 vol.%)，由于催化劑對CO₂的富集，也可以保持優良的甲酸鹽選擇性。更重要的是，所制備的催化劑能夠在326.2 mA cm^?2的高電流密度下穩定運行超過50小時，并且甲酸鹽選擇性保持在~95%。總的來說，該項工作為設計高選擇性和高效的CO₂RR電催化劑提供了一種有前景的策略。

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