光电催化CO₂还原是获得太阳能燃料的重要方式，多年来受到科研工作者的广泛关注。由于CO₂在水中溶解度较低并伴随有产氢副反应，导致目前以水为介质的光驱动CO₂还原的效率和选择性都无法令人满意，而基于过渡金属的分子催化剂具有结构明确、性能可调等优点，已经在均相CO₂还原中展现出出色的性能，因此将分子催化剂和窄带隙p-型半导体相耦合来构建杂化光阴极是一种非常值得尝试的策略。

鉴于分子催化剂在光阴极表面的修饰方式对光生载流子的传递有着重要的影响，大连理工大学李斐教授报道了一种可用于制备高效高选择性CO₂还原光阴极的新型催化剂负载方式。作者以n⁺-p Si半导体作为吸光基底并在其表面覆盖大比表面积的多壁碳纳米管，进而通过π-π堆积作用负载具有平面结构的四联吡啶钴Co^II(BrqPy)等分子催化剂，同时在碳纳米管覆盖层开孔以增加Si基底对光的吸收。通过这种组装方式得到的光阴极在水溶液中实现了高效的CO₂到CO的转化。

光电催化实验结果表明，在CO₂饱和KHCO₃水溶液中和-0.11 V vs. RHE的偏压下，电极Si|TiO₂|CNT@Co^II(BrqPy) 的光电流密度（100 mW cm^-2，AM 1.5 G）在2小时内稳定维持在1.5 mA cm^-2，生成CO的法拉第效率和选择性均达到100%，TOF_CO值达到2.7 s^-1，以上参数均超过之前报道的同类型杂化体系。延长光电催化测试时间至10小时，获得了近60000的TONco。

该体系的优势在于碳纳米管作为负载平台使分子催化剂高度分散于光电极表面，其活性和选择性在多相体系中得以充分发挥，碳纳米管的高导电性则进一步提升了光阴极的电荷分离。这项工作为实现太阳能驱动的高效高选择性CO₂还原提供了一条新颖途径。

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