电催化还原二氧化碳

电催化复原二氧化碳节能减排可持续开展CO2酸CO醇酯CO2的电化学复原过程可以通过使CO2失去2e¯、4e¯、6e¯和8e¯电子来完成。CO2的电复原过程比较复杂，反响速率较慢。在不同的电极材料、复原电位、电解质、pH等反响条件下，生成的产物也多种多样。金属电极主要产物Co、Sn、In、Bi等甲酸Au、Ag、Zn、Pd等COCu、Cu-Au、Cu-Sn等CO、醇、酸、烷烃等Al、Ga、Pt、Fe等催化效率很低金属材料——钯3.7/6.2/10.3nm尺寸Pd的TEM图像和HRTEM图像不同尺寸Pd复原CO2为CO的法拉第效率和电流密度Pd(111)、Pd(211)、Pd55和Pd38复原CO2为CO的自由能J.Am.Chem.Soc.2023,137,4288−4291ACSCatal.2023,4,3091−3095金属材料—铜Phys.Chem.Chem.Phys.,2023,14,76–81与电抛光法和溅射法得到的Cu电极外表相比，Cu纳米颗粒覆盖的外表更容易电复原CO2生成碳氢化合物和CO在Cu电极外表制备泡沫铜，可以使复原CO2产生HCOOH的法拉弟电流效率到达29%NatureCommunications，2023，5:3242－3247．金属材料——银纳米孔银电极催化材料，可以在过电位低于0.5V的条件下，高选择性的把CO2复原成CO金属材料——Cu/AuCu/Au合金纳米材料对CO2选择性催化复原产生醇的法拉第效率远高于铜电极J.Am.Chem.Soc.2023,134,19969−19972JournalofPowerSources252(2023)85-89金属/金属氧化物——Cu/Cu2O铜电极外表Cu2O的存在，可以提高电催化复原CO2为甲醇、甲酸等的法拉第效率和电流密度，可以降低复原过电位J.Am.Chem.Soc.2023,134,7231−7234金属/金属氧化物——Sn/SnOxJ.Am.Chem.Soc.2023,134,1986−1989在Sn/SnOx体系中，由于SnOx的作用，与Sn电极相比，虽然复原CO2的过电位相近，但反响电流密度高出数倍Nature.VOL529.7January2023金属/金属氧化物——Co/CoO红线：四原子厚的局部氧化的钴层蓝线：四原子厚的钴层紫线：局部氧化的块状钴黑线：块状钴在四原子厚超薄钴/氧化钴纳米材料中，氧化钴的存在提高了材料电催化复原CO2为甲酸的活性和选择性金属/金属氧化物——Au/CeOxAu/CeOx界面上生成CO的法拉第效率远高于Au和Ce，因为Au/CeOx界面促进了CO2在CeOx上的吸附和活化J.Am.Chem.Soc.2023,139,5652−5655J.AM.CHEM.SOC.2023,132,11539–11551用碳酸酐酶将二氧化碳电催化复原为甲醇用吡啶盐将二氧化碳电催化复原为甲醇Electrochem.Solid-StateLett.,2023,14,E9–E13导电聚合物、生物酶等面临的挑战：1.催化活性低；2.产物选择性低；3.催化剂稳定性/耐久性缺乏；4.对机理的理解研究缺乏；5.电极和系统未能优化到可以用于实际。未来研究的方向：1.探索新的电催化剂以提高催化活性，优化金属电极的形态、尺寸