化石燃料的广泛使用产生了大量的二氧化碳，加剧了环境和能源危机。为缓解环境和能源问题，开发由清洁能源驱动的电化学CO₂还原技术(CO₂RR)不仅能缓解环境压力，还可以将CO₂转换为高附加值的化学产品，实现一举两得。目前人们制备的电催化剂可以将CO₂转换成一系列化学品，然而，电催化剂通常只在纯CO₂气体中起作用，因而，净化来自实际的CO₂（如烟道气中）严重降低了CO₂RR的经济效益。为了能实现CO₂RR技术在实际中应用，必须提高催化剂对反应气体中存在的杂质气体的耐受度。

氧气是工业烟道气中的主要杂质气体(3-4% v/v)。由于氧还原反应(ORR)具有明显的热力学优势，因而在O₂下，CO₂RR会因极少量O₂的存在下而受到显著影响。当O₂体积达到5%时，可完全抑制CO₂RR。因此，尽管利用工业烟气作为CO₂反应气的技术在经济上是可行的，但CO₂RR在与ORR的竞争中受到严重影响。开发能直接在含O₂的CO₂原料气下工作的耐O₂的催化剂是一项具有挑战性但又有益的工作。。

基于此，中国科学院福建物构所的黄远标研究员团队发展了一种氧还原反应中间体配位策略来提升含氧条件下的CO₂RR性能，该团队巧妙设计合成了一例二维共轭金属共价有机框架NiPc-Salen(Co)₂-COF,其含有的Ni-N₄-O和双Co-N₂O₂位点共同促进在有氧条件下的CO₂还原。通过原位红外和理论计算表明：在O₂存在的情况下，双Co-N₂O₂中的一个Co位点吸附ORR中的*OOH中间体，有效降低了活化CO₂分子的能垒，并且可以在相邻Co中心的位置稳定CO₂RR的关键中间体*COOH。此外，氧轴向配位的Ni-N₄-O位点也有利于降低CO₂RR中间体*COOH形成的能垒,共同提升CO₂RR。因此，NiPc-Salen(Co)₂-COF具有较高的耐氧CO₂RR性能。在0.5% O₂存在下，在-1.0 V时CO法拉第效率(FE_CO)达到97.2%， 且-1.1 V时CO分电流密度高达40.3 mA cm^-2，优于纯CO₂反应气时的性能(FE_CO = 94.8%， j_CO = 19.9 mA cm^-2)。值得注意的是，NiPc-Salen(Co)₂-COF 在0.5% O₂的气体扩散电极下，在-0.8 V时达到了128.3 mA cm^-2的工业级电流密度，高于纯CO₂气氛(j_CO = 104.8 mA cm-2)。甚至，在5% O₂存在下， -1.0 V时的FE_CO仍然可以达到86.8%。

DFT计算表明，当*OOH被吸附到一个Co原子上时，*COOH的生成自由能从0.44 eV降低到0.24 eV，说明*OOH有利于*COOH的生成。为了深入了解*OOH的作用，进行了电子结构计算。当CO₂和*OOH在双Co原子上共吸附时，在相邻Co-*OOH位点的CO₂分子的投影态密度(PDOS)更接近费米能级，说明催化剂对CO₂RR具有更高的活性。此外，综合PDOS 和IPDOS表明，当*OOH吸附在相邻的Co位点时，相邻Co位点上CO₂的2p轨道比没有*OOH的CO₂占据更多的电子数。因此，这表明*OOH增强了相邻Co原子活化CO₂的能力，从而提高了有氧下CO₂RR的活性。有趣的是，当*OOH吸附在相邻的Co原子上时，CO₂的C=O键长度从1.17 Å显著增加到1.22 Å，CO₂与Co中心之间的Co-C键长度从3.89 Å缩短到2.23 Å，表明促进了CO₂的吸附和活化。此外，CO₂分子的几何形状从线性变为弯曲(ÐOCO = 145.2°)，这使得它更容易被活化。同样，*COOH与*OOH之间存在较强的范德华相互作用，表明*COOH可以被*OOH稳定。这项工作是第一个考虑和利用氧中间体*OOH来促进有氧条件下CO₂RR性能的方法。这一发现为开发能够抵抗二氧化碳原料气中的杂质气体指明了道路，从而在没有额外能量输入的情况下提高了CO₂RR。