化石能源的燃燒排放了大量的CO2，引起了全球溫室效應(yīng)、氣候變暖、海平面上升等一系列問題。電催化CO2還原（CO2RR）可以在常溫常壓條件下將太陽(yáng)能、風(fēng)能等間歇性能源轉(zhuǎn)化為燃料和高附加值的化學(xué)品，是實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)和電能到化學(xué)能的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化的有效途徑。該技術(shù)的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)制備具有高法拉第效率、低過電勢(shì)和高產(chǎn)物選擇性的CO2RR的電催化劑。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化催化劑兼具均相催化劑和多相催化劑的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)活性位點(diǎn)的精準(zhǔn)控制，是一種非常具有潛力的CO2RR電催化劑。
有鑒于此，天津大學(xué)的胡文平教授、張小濤、Zhicheng Zhang和濟(jì)南大學(xué)王海青等人，綜述了有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米材料在CO2RR中的研究進(jìn)展，并從原子和分子尺度上詳細(xì)討論了有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米材料電催化CO2RR的反應(yīng)機(jī)理和構(gòu)效關(guān)系。要點(diǎn)1. 首先介紹了CO2RR的最新進(jìn)展、機(jī)遇和挑戰(zhàn)，然后總結(jié)和討論了有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化催化劑的設(shè)計(jì)與合成以提升CO2還原性能的研究進(jìn)展，包括分子催化劑/碳材料復(fù)合物、有機(jī)配體功能化的金屬催化劑、金屬有機(jī)框架、以及基于共價(jià)有機(jī)框架、金屬硫化物和g-C3N4的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米材料，最后展望了有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化催化劑在CO2RR中的前景與挑戰(zhàn)。
要點(diǎn)2. 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米材料不僅兼具均相和多相催化劑的優(yōu)勢(shì)，還可以通過改善物理化學(xué)性質(zhì)提高產(chǎn)物的選擇性以生成有價(jià)值的碳基產(chǎn)品，同時(shí)加速電催化CO2還原的反應(yīng)速率。相比于C1產(chǎn)物，C2+產(chǎn)物更有價(jià)值，但CO2RR制備C2+產(chǎn)物更具挑戰(zhàn)性。設(shè)計(jì)制備高活性、高C2+選擇性、高穩(wěn)定性的催化劑是促進(jìn)電催化CO2RR實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。要點(diǎn)3. 雖然有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米材料作為高選擇性、高效、低成本的CO2RR電催化劑已取得了很大的進(jìn)展，但是其在CO2RR中的構(gòu)效關(guān)系及催化機(jī)理的研究以及工業(yè)化的應(yīng)用仍需要更多的關(guān)注，這也是未來(lái)該領(lǐng)域發(fā)展的重要目標(biāo)。Chenhuai Yang et al. Organic–Inorganic Hybrid Nanomaterials for Electrocatalytic CO2 Reduction. Small, 2020.DOI: 10.1002/smll.202001847https://doi.org/10.1002/smll.202001847
來(lái)源：催化計(jì)
