CO2电催化还原的分子活化机理研究进展*

曹茂启，孙赛兰，龙成梅，毛海立，罗 骏，邹洪涛，吴大旺

(黔南民族师范学院化学化工学院，贵州 都匀 558000)

在过去的30年里，全球CO2排放量增加了一倍，按照目前的化石燃料消耗速度，预计到2040年将增加两倍，CO2排放量剧增的一个重要影响将是全球平均气温升高，对全球环境产生深远影响[1]。随着太阳能和风力发电成本的持续下降，电化学还原CO2正在成为一种降低大气中CO2含量的有效策略，将可再生的电力能源以化学键的形式储存在高能量密度的燃料中是一种可行的方案[2]。CO2和水通过电化学的方法转化为碳基燃料的研究已经引起了电化学家们的极大兴趣。但与电解水制氢相比，电催化CO2还原离工业化还有很多的基础及技术问题需要解决，特别是必须克服在能源效率、反应选择性和总转化率方面的重大障碍[3]。

从可再生能源中获取电能然后利用电子驱动化学转化，是碳基化学品和燃料可持续生产和再生一个非常吸引人的方案。要想实现上述转变，开发高丰度、高性能的电催化剂势在必行，它不仅要能提供较低的能量损失和更高的效率，而且要求具有高活性和高稳定性。然而，CO2电催化剂还原的机理仍然有很多不清晰的地方，这阻碍了高效率CO2还原生成燃料催化剂的进一步开发，深入理解CO2电催化还原为燃料初始步骤有着重要的科学意义。

如图1所示，电化学电解槽通过可再生电力的驱动将CO2和水转化为化学物质和燃料。由此产生的燃料可以长期储存，也可以被分配或消耗，释放出的CO2被捕获作为起始的反应物质，形成一个绿色的能源回路。……