ACS Catal综述：电极-电解质界面对CO2电化学还原的影响

纳米技术

2021-12-17

电化学催化CO₂还原在降低大气气氛CO₂浓度上具有重要潜力，而且有望用于制备高附加值化学品和燃料。电极和电解液是决定电催化CO₂还原反应性能的关键。虽然目前人们在设计和制备高性能电催化剂上取得了显著进展，电极-电解液界面上的电解液对催化反应环境的影响并未得到很好的理解。

为了得到最高的CO₂电化学还原反应，并且在性能（包括催化活性、选择性、稳定性）上进行平衡，对界面电解液的效应深入理解与催化剂设计同样重要。有鉴于此，电子科技大学董帆等综述讨论CO₂电化学还原反应中电解质的作用。

本文要点：

（1）

作者对CO₂电化学还原反应中根据电解液的组成和局部化学环境分别对电解液的作用进行总结，包括局部pH、阳离子、阴离子、杂质、添加剂、修饰分子等影响。

此外，作者通过原位表征技术对电催化反应的中间体进行深入研究，对目前电催化CO₂转化领域面临的挑战、未来的发展前景、领域的发展前景进行总结。

（2）

前景和机会。对溶剂、pH、离子、添加剂等在H型电解池或GDE流动相电解池对CO₂还原反应的性能进行理解。从分子级别对电极-电解液界面进行设计，包括通过设计功能性有机分子需要进一步研究，评价是否能够打破传统催化剂的局限性，其中含氮分子起到的调控CO₂转化反应活性的作用应该得到关注。CO₂与其他分子（含氮污染物分子、氧化剂分子）的共催化转化构建C-N等碳-杂原子化学键的相关研究应该得到更多关注，有助于合成除烃类分子之外的有机化合物。需要发展更加先进的原位表征技术，从而深入理解CO₂电化学反应中电极-电解液界面起到的作用。

参考文献

Bangwei Deng, Ming Huang, Xiaoli Zhao, Shiyong Mou, and Fan Dong*, Interfacial Electrolyte Effects on Electrocatalytic CO₂ Reduction, ACS Catal. 2022, 12, 331–362

DOI: 10.1021/acscatal.1c03501

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c03501