熔鹽電化學(xué)CO2還原是一種緩解環(huán)境危機(jī)和生產(chǎn)高附加值產(chǎn)物的有前途的策略。然而，該技術(shù)受到了Li價(jià)格飆升的阻礙。在實(shí)際應(yīng)用中，工業(yè)含CO2煙氣中的金屬氧化物(MOx)雜質(zhì)通常會(huì)對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率產(chǎn)生負(fù)面影響，在通過管道進(jìn)入CO2電解槽之前，必須消除工業(yè)煙氣中的MOx粉塵。
結(jié)合CO2RR與MOx粉塵還原熔鹽反應(yīng)制備高功能金屬/碳可以實(shí)現(xiàn)直接利用工業(yè)含CO2煙氣制備高附加值產(chǎn)品，這不僅實(shí)現(xiàn)了CO2的有效利用，而且也顯著降低了CO2電解的成本。基于此，武漢大學(xué)肖巍、西安交通大學(xué)王章潔和寧曉輝等報(bào)道了一種CaO誘導(dǎo)的陽極-陰極協(xié)同策略，以原位捕獲和將CO2轉(zhuǎn)化為先進(jìn)的材料。具體而言，研究人員設(shè)計(jì)了一種類似植物光合作用的CO2-O2系統(tǒng)，即在熔融CaCl2-NaCl中引入了CaO，并以SnO2和石墨分別作為陰極和陽極。在該系統(tǒng)中，石墨陽極參與陽極氧化反應(yīng)，并與熔融鹽中的O2?(CaO)結(jié)合形成CO32?(CaCO3)；所得到的CO32?遷移到陰極，并經(jīng)過還原反應(yīng)形成碳納米管。SnO2和CaCO3的共同還原通過CaC2介導(dǎo)的成核過程將Sn限制在CNT(Sn@CNT)中，釋放的O2?遷移到陽極并被氧化為O2。具體過程如下：Cathode: SnO2+4e?=Sn+2O2?Cathode: CO32?+4e?=CNT+3O2?Overall: SnO2+C (anode)=Sn@CNT (cathodic product)+O2 (anodic product)通過該通用合成方法，在熔融鹽中加入不同的MOx(M=Sn、Zn和Fe)，成功制備了Sn@CNT、Zn@CNT和Fe@CNT。其中，Sn@CNT具有優(yōu)異的鋰存儲(chǔ)性能，在1000 mA g?1下進(jìn)行400次循環(huán)后，重量容量高達(dá)510 mAh g?1，體積容量高達(dá)750 mAh cm?3。此外，Zn@CNT(可用于水鋅離子電池)和Fe@CNT(可用于電催化析氧)也具有突出的潛在應(yīng)用潛力。綜上，本研究表明，熔鹽電解CO2是一種創(chuàng)新的碳納米管制備方法，其在無催化劑、低溫和環(huán)境經(jīng)濟(jì)可行性方面具有優(yōu)勢(shì)。Pure and Metal-confining Carbon Nanotubes through Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide in Ca-based Molten Salts. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202306877
