8-羟基喹啉配合物在电催化CO₂还原中的产物选择性调控

8-羟基喹啉及其衍生物具备丰富的N、O配位位点，能与Cu、Al等多种金属形成稳定配合物，这类配合物可通过调控中心金属种类、修饰配体结构构建特殊构型，再结合电解体系参数优化，实现电催化CO₂还原产物（如CO、甲酸等）的选择性调控，在该领域展现出优异的应用潜力，具体调控路径如下：

调控中心金属种类，定向匹配产物还原路径

中心金属是8-羟基喹啉配合物活化CO₂分子的核心，其电子构型、配位能力会直接决定CO₂还原的中间体种类，进而锁定产物方向。不同金属形成的配合物，对CO₂还原的特定产物具有明显选择性：

铜基配合物：这类配合物是8-羟基喹啉体系中研究较多的电催化材料。例如铜-四羟基喹啉（Cu-THQ）形成的二维导电金属有机框架纳米片，在1mol/L氢氧化钾与1mol/L氯化胆碱混合电解液中，仅需16mV的极低过电位就能启动CO₂还原反应。在-0.45V相对于可逆氢电极的电位下，其生成CO的平均法拉第效率达91%，电流密度更是高达173mA/cm²，且该电位下CO生成电流密度远超多数现有MOF及MOF衍生催化剂。此外，双（8-羟基喹啉）铜配合物的氧化还原电位还会影响CO的法拉第效率，为铜基配合物定向制备CO提供了调控依据。

铝基配合物：8-羟基喹啉铝在催化体系中可提升CO₂与电子的活化强度，降低CO生成的反应电势。有专利将其与硫化钍、氧化铟等催化剂混合制备气体扩散电极，不仅能借助硫化钍和氧化铟抑制析氢副反应，还能协同促进CO₂高效转化为CO，使CO的法拉第效率突破95%，而氢气的法拉第效率低于0.0001%，实现了CO的高选择性制备。

修饰配体结构，优化催化活性位点特性

对8-羟基喹啉配体进行结构修饰，或构建多核配合物调整活性位点间距与电子环境，可改变CO₂中间体的吸附强度与反应路径，实现产物选择性调控：

引入取代基团调节电子密度：在8-羟基喹啉的特定位点引入甲基等供电子基团或硝基等吸电子基团，能改变配体与中心金属间的配位键强度。比如邻位甲基的空间位阻会削弱金属与配体间的 N-金属键，降低中心金属离子的电子密度，进而影响CO₂与金属位点的结合方式，使配合物更易稳定COOH中间体，利于CO生成；而引入强吸电子基团时，可能推动OCHO中间体形成，倾向于生成甲酸。

构建多核配合物创造协同位点：参考类似喹啉衍生物MOF/COF的设计思路，将8-羟基喹啉整合为框架结构，构建多核8-羟基喹啉配合物，可通过金属位点协同作用调控产物，例如南开大学团队设计的含双Fe位点的喹啉类MOF，通过控制位点间距，让相邻中间体近距离接触促进C-C偶联，为8-羟基喹啉配合物设计多核结构提供参考，有望实现多碳产物的选择性制备；浙江大学团队开发的双金属酞菁COF，其重叠堆叠的金属酞菁单元能加速电子转移，其中CuPcF8-CoNPc-COF生成CO的法拉第效率达97%，为多核8-羟基喹啉配合物的配体结构设计提供了借鉴。

优化电解体系参数，切换产物生成路径

电解体系中的质子源、电解质种类等参数，会与8-羟基喹啉配合物协同作用，改变CO₂还原的反应机理，进而实现产物选择性的灵活切换，这是一种非催化剂改性的便捷调控方式：

调控质子源浓度：质子参与程度是切换产物的关键因素。以类似的铜卟啉MOF催化剂研究为例，无质子源时配合物更易催化CO₂生成CO；而添加水、三氟乙醇等质子源后，质子会参与反应形成 * H中间体，推动产物向甲酸转变，这一规律同样适用于8-羟基喹啉配合物体系，比如在乙腈为溶剂的电解质中，配合物多选择性生成CO；随着水浓度升高，甲酸的法拉第效率逐步提升，高达48%。

调整电解质类型：电解质离子种类和浓度会影响配合物活性位点的表面电荷分布。如Cu-THQ 配合物在氢氧化钾与氯化胆碱混合电解液中展现出优异的CO选择性，若更换为含氟电解质或季铵盐电解质，可能会改变配合物与CO₂中间体的相互作用，为产物调控提供更多维度。同时电解质还能影响反应的过电位，合适的电解质组成可进一步提升目标产物的选择性。

调控反应电位，匹配特定产物能量需求

反应电位决定了电子转移的速率与程度，不同产物的生成所需的还原电位存在差异，通过精准调控电位可实现产物选择性优化，例如Cu-THQ配合物在-0.45V时对CO的选择性和催化效率达到较高水平；而在部分8-羟基喹啉金属配合物体系中，随着电位向更负方向移动，CO的法拉第效率会进一步提升至95%以上。不过不同金属中心的配合物电位调控区间不同，需结合中心金属的氧化还原特性确定极佳电位窗口，避免电位过高引发析氢等副反应，保障目标产物的选择性。

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