電催化還原二氧化碳

1、 2017.5.23 2017.5.23CO2酸酸CO醇醇酯酯CO2的電化學(xué)還原過(guò)程可以通過(guò)使 CO2失去 2e 、4e 、6e 和 8e 電子來(lái)完成。CO2的電還原過(guò)程比較復(fù)雜，反應(yīng)速率較慢。在不同的電極材料、還原電位、電解質(zhì)、pH 等反應(yīng)條件下，生成的產(chǎn)物也多種多樣。金屬電極金屬電極主要產(chǎn)物主要產(chǎn)物Co、Sn、In、Bi等甲酸Au、Ag、Zn、Pd等COCu、Cu-Au、Cu-Sn等CO、醇、酸、烷烴等Al、Ga、Pt、Fe等催化效率很低金屬材料鈀3.7/6.2/10.3 nm尺寸Pd的TEM圖像和HRTEM圖像不同尺寸Pd還原CO2為CO的法拉第效率和電流密度Pd(111)、Pd(211

2、)、Pd55和Pd38還原CO2為CO的自由能J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 42884291 ACS Catal. 2014, 4, 30913095金屬材料銅Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 7681與電拋光法和濺射法得到的 Cu 電極表面相比，Cu 納米顆粒覆蓋的表面更容易電還原 CO2生成碳?xì)浠衔锖虲O在Cu電極表面制備泡沫銅，可以使還原CO2產(chǎn)生 HCOOH的法拉弟電流效率達(dá)到29%Nature Communications，2014，5:3242 3247金屬材料銀納米孔銀電極催化材料，可以在過(guò)電位低于0.5V 的條件

3、下，高選擇性的把CO2還原成CO金屬材料Cu/AuCu/Au合金納米材料對(duì)CO2選擇性催化還原產(chǎn)生醇的法拉第效率遠(yuǎn)高于銅電極J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1996919972 Journal of Power Sources 252 (2014) 85-89金屬/金屬氧化物Cu/Cu2O銅電極表面Cu2O的存在，可以提高電催化還原CO2為甲醇、甲酸等的法拉第效率和電流密度，可以降低還原過(guò)電位 J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 72317234金屬/金屬氧化物Sn/SnOxJ. Am. Chem.Soc. 2012, 134, 19861989

4、在 Sn/SnOx體系中，由于SnOx的作用，與Sn電極相比，雖然還原CO2的過(guò)電位相近，但反應(yīng)電流密度高出數(shù)倍Nature.VOL 529. 7 January 2016金屬/金屬氧化物Co/CoO紅線：四原子厚的部分氧化的鈷層藍(lán)線：四原子厚的鈷層紫線：部分氧化的塊狀鈷黑線：塊狀鈷在四原子厚超薄鈷/氧化鈷納米材料中，氧化鈷的存在提高了材料電催化還原 CO2為甲酸的活性和選擇性金屬/金屬氧化物Au/CeOxAu/CeOx界面上生成CO的法拉第效率遠(yuǎn)高于Au和Ce，因?yàn)锳u/CeOx界面促進(jìn)了CO2在CeOx上的吸附和活化J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 56525655J. AM. CHEM. SOC. 2010, 132, 1153911551用碳酸酐酶將二氧化碳電催化還原為甲醇用吡啶鹽將二氧化碳電催化還原為甲醇Electrochem. Solid-State Lett.,2011, 14, E9E13導(dǎo)電聚合物、生物酶等面臨的挑戰(zhàn)：1.催化活性低；2.產(chǎn)物選擇性低；3.催化劑穩(wěn)定性/耐久性不足；4.對(duì)機(jī)理的理解研究不足；5.電極和系統(tǒng)未能優(yōu)化到可以用于實(shí)際。未來(lái)研究的方向：1.探索新的電催化劑以提高催化活性，優(yōu)化金屬電極的形態(tài)、尺