香港理工大学 黄伟阳 （黄未央）， 徐琳丽， 朱莹， 北京航空航天大学在理论计算的指导下，设计了一系列新型金属卟啉连接汞石墨烯（HG-MTPP）作为CO2RR的电催化剂，因为汞石墨炔嵌段会诱导高HER过电位。 值得注意的是，由于对HER的抑制，合成的HG-Cotpp在H型反应池中的浓度为-0在 76V （VSRHE） 时产生最大 95 的电压。6% CoFe，即使在 -191 也以 26v （VSRHE） 生产。2%COFE。 在流动反应池中，当电流密度为 1在2 Acm2时，Hg-Cotpp （Hg-Cotpp NG）与N掺杂石墨烯相结合，在420 mA cm2的电流密度下实现了近100%的高CoFe和超过360 h的稳定性。
首先使用DFT模拟来优化电催化剂的设计，模拟CO2RR的能量，并在HG-MTPP（M=MN、FE、CO、NI、CU和Zn）上竞争HER来优化电催化剂的设计。 根据DFT计算，假设HG-MTPP中金属卟啉的金属中心是CO2还原为Co的活性位点，该过程由两次连续的质子耦合电子转移反应组成，生成*COOH和*CO中间体。 *CoOH中间体的形成是决定CO2RR在Hg-MTPP上总反应速率的关键步骤，Hg-MTPP经历CO2的吸附和随后的质子耦合电子转移。
同时，HER通过质子（*H）中间体。 整体催化效率由*CoOh和*H中间体的吸附能决定。 *H中间体在Hg-MTPP中的吸附能高于*COOH中间体，表明Hg-MTPP对HER的催化活性较低。其中，Hg-CoTPP的CO2rr活性最高，因为*COOH对Hg-CoTpp的吸附能最低。
此外，由于 CO2rr （-0.11V）与竞争HER的热力学势（0V）相似，需要注意动能过电位。因此，计算了CO2RR和HER的过电位，研究了它们对Hg-MTPP的反应动力学。 HG-MTPP对CO2RR的过电位均显著低于HER。特别是HG-CoTPP的CO2RR过电位比HER低2倍，表明CO2RR是HG-CoTPP上最优的能量
此外，建立了HG-MTPP上CO2RR过电位与*COOH形成的吉布斯自由能（δG（*CoOH））的关系，直观地了解HG-MTPP中的金属活度，发现了CO2RR过电位与ΔG（*CoOH）的关系。
其中，HG-CoTPP位于过电位线和δg（*CoOH）线性关系线的底部，进一步证实了HG-CoTPP在将CO2还原为CO方面具有最高的CO2RR活性
mingwei fang, linli xu al. metalloporphyrin-linked mercurated graphynes for ultrastable co2 electroreduction to co with nearly 100% selectivity at a current density of 1.2 a cm−2. j. am. chem. soc. 2022.