从CO2到高附加值产物:电催化还原途径全解析

科技工作者之家 2019-09-19

来源:中国科学杂志社

工业革命至今,大气CO2浓度已经从278 ppm上升到415 ppm,对全球气候产生了深远影响。除了减少排放,通过电催化方法将CO2还原并转换为高附加值产物(如甲酸,乙醇,乙烯等)也是被广泛关注的技术途径。然而,CO2还原是一个产物复杂的多电子反应,要实现高效的电催化CO2还原并不容易。

近日,新南威尔士大学赵川教授、任文皓博士在《国家科学评论》(National Science Review, NSR)发表观点文章,从催化剂、产物、催化系统三个方面系统性总结了电催化CO2还原研究领域的最新进展,以及实现高效电催化CO2还原的可能途径。

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实现高效CO2还原的三种主要途径:新型催化剂、产物开发、系统工程

从催化剂的角度,文章详细剖析了块体、纳米、分子以及单原子催化的优势及缺点,并着重从工业应用的角度阐明了其各自的发展优势。文章指出,单原子催化剂的兴起将打破传统材料知识系统对催化过程的认知,并且能够结合均相催化以及异相催化各自的优势。 

从产物的角度,作者着重强调了对多碳产物的开发和利用。在这个过程中,新型铜基催化剂的设计以及合成有着不可替代的地位。此外,借助新型的表征、模拟以及实验手段对多碳产物的催化机理进行研究也是未来的一个重要研究方向。可供选择的研究手段包括原位X射线吸收光谱法、红外光谱法、第一性原理计算、同位素标定法等。

从催化系统的角度,文章指明了目前H型试验用电解池的局限性,并强调了流体电解池以及气体扩散电极的重要性,对比分析了气体、液体和固体电解池的优缺点。最后,作者对目前的研究领域进行了总结,指出如何利用工业废气直接作为CO2源进行还原是未来研究的重要方向。

该工作系统总结了目前电催化CO2还原领域的进展以及挑战,并对未来该领域的发展进行了展望。

文章信息:

Paths towards enhanced electrochemical CO2 reduction

https://doi.org/10.1093/nsr/nwz121

来源:scichina1950 中国科学杂志社

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MzQ5MzQyNA==&mid=2656800879&idx=2&sn=63d482746498d14fd6c38dbda12ce07d&chksm=84a10eb0b3d687a6bfdd23855f5f72fee72ee1b9d47c6c985352369e12e4c7d40f032b9a3863&scene=27#wechat_redirect

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