面向CO_(2)电化学转化的铜基催化剂研究进展

化石燃料的大量使用造成大气中CO_(2)含量不断上升,带来了一系列气候及环境问题。将温室气体CO_(2)进行捕集并转化利用有助于缓解能源短缺和全球变暖等问题,其中电化学技术因其具有温和可控的工作条件以及与可再生能源的相容性等特点,成为了一种很有前景的CO_(2)转化利用技术。铜催化剂因其在电化学还原CO_(2)过程中可以产生高价值的碳氢化合物而受到广泛关注与研究,但是有效产物的选择性依然较低,特别是C_(2+)物种。因此提高铜基催化剂表面产物选择性成为了该领域研究难点与热点。为此,本文主要介绍了近五年不同改性方式的Cu基催化剂在选择性制备C_(2+)产物方面的研究进展,概述了可能的反应机理并且总结了影响产物选择性的因素,最后提出了该领域进一步的研究方向与展望。

铜基催化剂电还原CO2为多碳产物的提升策略

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.