ACS Catal综述：碳基CO2电化学还原催化

纳米技术

2021-02-02

电化学CO₂还原为C₂₊产物受到较高的关注，由于其较高的能量密度、C₂₊物种产物的经济利用价值，但是在高效率CO₂转化为C₂₊的方法具有非常大的挑战，这是由于C-C偶联反应具有较高难度导致。目前，在大量的相关工作中，人们对电化学CO₂还原为C₂₊产物进行测试，其中碳基材料在此类电催化CO₂还原中展示了较好的性能。有鉴于此，大连理工大学全燮等综述报道了目前碳基电催化剂在CO₂还原生成C₂₊产物中的相关进展，对中间体吸附能和CO₂还原碳氧衍生物之间的关系进行总结，此外，作者展示了碳基催化剂中用于CO₂电催化还原反应中的催化活性位点结构、对应的反应机理进行理解，对电催化CO₂还原为C₂₊氧衍生物的前景进行展望。

本文要点：

（1）

碳基材料催化剂中由于电子结构可调控、具有较高的导电性，能够在碳材料中修饰杂原子/形成复合结构材料，从而能够降低C-C偶联构建C₂₊产物的能垒。

（2）

通过限域效应提高局部CO₂浓度，在溶液相环境中碳基材料催化剂的HER起始过电势高于其他金属材料，能够抑制H₂反应，同时提高CO₂电催化还原反应中的稳定性。目前CO₂电化学还原为C₂₊含氧衍生物产物的反应中面临着C₂₊产物选择性低、反应中的电流密度较低、在生成特定C₂₊物种中的过电势较高。将来的相关研究应该更多的关注反应机理、设计高活性的催化剂、构建反应器等方面。

参考文献

Kun Zhao and Xie Quan,* Carbon-Based Materials for Electrochemical Reduction of CO₂ to C₂₊ Oxygenates: Recent Progress and Remaining Challenges, ACS Catal. 2021, 11, 2076–2097

DOI: 10.1021/acscatal.0c04714

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c04714