铜基催化剂电还原CO2为多碳产物的提升策略

• 作者: 向开松 刘雨程 于海 刘恢 李康康
• 来源期刊: 科学通报
• 关键词: 二氧化碳 电化学还原 铜催化剂 多碳产物(C2+)
• 年，卷（期）: 2020,（31）
• 所属期刊栏目: 专题:面向可持续发展的二氧化碳化学(Ⅰ)
• 页码范围: 3360-3372
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/TB-2020-0014

摘要

二氧化碳(CO2)电催化还原提供了一种使用可再生能源合成燃料和化学原料,同时控制大气CO2浓度持续上升的有效方法,铜(Cu)作为少数能有效将CO2电催化还原为能量密度更高、化工价值更大的多碳产物(C2+)的金属催化剂,受到了最广泛的关注,尽管Cu催化剂在CO2还原领域不断取得重要进展,但若要突破其在工业领域的应用瓶颈,仍需要在C2+产物更高的选择性和电流密度等指标上取得突破.本文从催化剂本征催化特性、催化环境与电解装置等方面系统综述了铜基催化剂电还原CO2为多碳产物的提升策略;总结提出了通过晶面与形貌调控、氧化态调节、缺陷工程、串联催化及表面修饰等催化剂定向设计以及通过电解质组分、pH和操作压力等优化环境参数的有效手段提高C2+选择性;分析了铜基催化剂电还原CO2为多碳产物的提升机制,前瞻性地介绍了近期电解装置在CO2电解上的突破,并对Cu基催化剂电还原CO2未来的发展进行展望.