莱顿大学Marc T. M. Koper等报道了弱酸性环境中金电极上的电化学CO₂还原，通过微分电化学质谱（DMES）方法对反应消耗的CO₂、生成的CO、H₂进行定量分析，作者对反应中CO₂分压（0.1~0.5 bar）、质子浓度（1~0.25 mM）变化导致生成CO 的法拉第效率变化规律。发现提高CO₂分压，能够提高CO₂还原反应，抑制产氢反应，从而将法拉第效率提高到接近100 %。生成氢气的反应被抑制，从而改善了CO₂+2H⁺+2e^-→CO+H₂O反应。而且当缓慢传质过程中，该反应消耗大部分质子，导致没有质子进行产氢反应。基于以上反应结果，作者实现了酸性环境中改善CO₂电解反应。

发现了抑制产氢反应的基本方法：通过提高生成CO/OH^-的反应速率，满足电极界面上的质子传质需求。

本文要点：

（1）

OH^-能够和CO₂生成碳酸根，作者在实验中得以验证该现象。生成碳酸根会导致电极界面上CO₂气体分压，这种现象当电压到达水分子还原电极电势的时候更加严重。

（2）

有意思的是，作者发现在酸性电催化过程中，当质子浓度较低、CO₂分压较低能够在CO₂还原中实现接近100 %的法拉第效率。

通过提高导电性、OER催化动力学、酸性环境中的电解过程能够显著改善。以上实验结果能够增强CO₂电催化还原电催化。

参考文献

Christoph J. Bondue, Matthias Graf, Akansha Goyal, and Marc T. M. Koper*, Suppression of Hydrogen Evolution in Acidic Electrolytes by Electrochemical CO₂ Reduction, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c10397

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10397