电化学二氧化碳还原为间歇可再生能源的储存提供了一条可持续的途径。乙醇是一种重要的目标产品，可作为燃料添加剂和化学原料。然而，电化学乙醇生产是具有挑战性的，因为它涉及到多个电子和质子的转移与C-C键的形成。迄今为止，最常用和最有效的催化剂是铜基材料。
有鉴于此，巴黎文理研究大学Marc Fontecave等人，介绍了目前最高效、最具选择性的铜基电催化剂，并将其分为三大类: 氧化物衍生的铜，双金属，以及铜和氮掺杂的碳材料。从电流密度、过电位和法拉第效率等方面讨论了这些材料在水性条件下乙醇生产的催化性能。提供了对影响高性能的因素的关键评估，以帮助设计用于选择性乙醇形成的更有效的催化剂。
本文要点
1）在将CO2电还原为乙醇的19种最佳的铜基催化剂中，有15种属于三类：氧化物衍生的Cu，Cu-M双金属化合物和Cu掺杂的碳材料，另外四种具有非常特殊的特性。乙醇的选择性按以下顺序增加：氧化物衍生的Cu（FEmax 30–40％）≈双金属化合物（30–45％）<掺杂Cu的碳（45–90％）。在KOH的流动条件下，GDEs产生非常高的电流密度(jEtOH = - 80~- 160 mA/cm2)。然而，它们并没有显著提高乙醇的选择性(FEmax≈40-50%)。
2）不管操作条件如何，这类材料对乙醇生产具有最高的选择性，这使它们成为未来研究的显著目标。然而，仍然需要大量的努力来改善这些催化剂在流动电池中的整合，使它们能够在高电流密度下选择性地生成乙醇。最终，将实验，分析（原位和非原位）以及计算结果相结合，将提供系统设计碳基Cu催化剂以增强CO2电还原为乙醇所需的机理。
参考文献：
Dilan Karapinar et al. Electrochemical CO2 Reduction to Ethanol with Copper-Based Catalysts. ACS Energy Lett., 2021.
DOI: 10.1021/acsenergylett.0c02610
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02610
