電化學二氧化碳還原（CO₂R），是一種可以減少人類對化石燃料依賴的重要技術，因為這項技術能將二氧化碳轉化為燃料和高價值化學品。在眾多CO₂R的研究中，分子催化劑在近期受到科學界的注目，因為科學家可以精確地調整分子的結構，例如改變其中心金屬原子或修飾分子周圍的配位基團，藉此研究不同分子結構如何影響CO₂R反應，這有別於傳統的固態催化劑（金屬或金屬氧化物顆粒）。然而在實際應用上，這些分子催化劑面臨了一個難點：當科學家想讓催化劑更穩定而增加其疏水性時，催化劑會變的難以在水中溶解，這使得均相催化變得困難。然而，根據推測，在氣體擴散電極（GDE，gas diffusion electrodes）系統中，疏水性有望成為優勢，因為CO₂可以直接從氣相輸送到催化劑處。但是科學家目前對於該推測的研究仍相對較少，仍不確定疏水性催化劑是否真的能在GDE中顯示優勢。

近日，德國波恩大學的研究團隊，開發出一種新型分子催化劑，他們將疏水性的全氟烷基引入到鈷吡啶（Co terpyridine）中，並發現這些分子催化劑可以在氣體擴散電極（GDE）的氣-液-固界面自動組裝成有序結構。而且這種具有疏水性的分子催化劑能以80%的高選擇性，將CO₂還原為CH₄，這與過去報導的鈷吡啶催化劑只能生成CO或甲酸鹽的結果完全不一樣。研究團隊從反應機制研究中發現，疏水性有助於穩定CO₂還原的中間體，而吡啶基團則可以作為質子通道，將質子傳遞至活性位點，使中間體能更順利地進行加氫反應，進而生成CH₄。研究人員表示，該研究成果不僅證明了疏水性分子催化劑在GDE系統中具有優勢，也為開發更高效的電化學二氧化碳還原反應開闢了新方向。