我國科學(xué)家在二氧化碳電催化還原制乙烯和乙醇方面取得突破

姜春艷 翟媛媛

CO2活化和可控C-C偶聯(lián)合成兩個(gè)或多個(gè)碳原子（C2+）化合物（如乙烯和乙醇）是化學(xué)領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)難題。相對(duì)熱催化，電催化經(jīng)過不同的C-C偶聯(lián)機(jī)理實(shí)現(xiàn)CO2的還原偶聯(lián)，能更好地調(diào)控C-C偶聯(lián)過程。因此，創(chuàng)制高效催化劑，實(shí)現(xiàn)高電流密度、高C2+選擇性、高穩(wěn)定性的“三高”性能，是推進(jìn)電催化還原CO2走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵。

我國科學(xué)家最近在CO2電催化還原制乙烯和乙醇方面取得突破。針對(duì)CO2電催化還原中高C2+產(chǎn)物法拉第效率（實(shí)際生成物與理論生成物比值）的催化劑常?；钚缘偷碾y題，我國科學(xué)家提出適當(dāng)提高催化劑水活化能力對(duì)提高CO2還原活性具有重要作用，發(fā)展出氫助C-C偶聯(lián)新策略，在氟修飾的銅（F-Cu）催化劑上實(shí)現(xiàn)了CO2電催化還原制乙烯和乙醇性能的突破。在具有氣體擴(kuò)散電極的流動(dòng)電解池中，電流密度可達(dá)1.6 A/cm2，C2+產(chǎn)物（主要為乙烯和乙醇）的法拉第效率為80%，C2+產(chǎn)物生成速率可達(dá)4 013 μmol/（h·cm2），而且乙烯和乙醇的選擇性可達(dá)80%，單程收率可達(dá)15%，超出傳統(tǒng)高溫、高壓條件下CO2加氫催化劑的性能，表現(xiàn)出實(shí)際應(yīng)用潛力。

2020年4月20日，相關(guān)成果發(fā)表在《自然·催化》上。