电化学CO₂还原（eCO₂RR）为增值化学品和燃料是缓解人为CO₂排放和不可再生化石燃料枯竭造成的能源紧缺的一条极有前途的途径。获得多碳（C₂₊）产物，特别是碳氢化合物和含氧化物的生成，在工业应用中具有重要的意义。迄今为止，在eCO₂RR中，Cu是唯一一种催化C−C偶联反应的金属，可以在水溶液中生成大量的C₂产物，具有较高的效率和动力学活性。然而，Cu催化剂的较差的产物选择性是eCO₂RR技术在全球范围内应用面临的主要挑战。在广泛研究的基础上，利用纳米技术原理设计精细合理的电催化剂结构，可以显著影响一些关键中间体的吸附能，从而影响Cu催化剂固有的反应途径。

近日，澳大利亚莫纳什大学Jie Zhang总结了通过调整电催化剂的结构来实现有效的eCO₂RR以满足目标C₂产品的最新进展。

文章要点

1）作者首先阐明了最广泛接受的C₂物种（即乙酸乙酯、乙烯、乙醇和乙烷）形成的机理，从而便于理解eCO2RR的基本原理。

2）作者接下来从原子级到分子级的构筑单元组装和孔隙率−层次结构等方面对催化剂设计的最新进展进行了综述。在已建立的结构−性能关系框架下，集中研究了最近报道的一些用于选择性生成C₂的Cu基单金属和双金属电催化剂的研究进展。

3）作者最后概述了提高Cu基催化剂用于eCO₂RR的C₂产物选择性，用于最终工业应用面临的主要挑战和未来研究趋势。

参考文献

Changlong Xiao, Jie Zhang, Architectural Design for Enhanced C₂ Product Selectivity in Electrochemical CO₂ Reduction Using Cu-Based Catalysts: A Review, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.0c10697

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10697