电化学还原CO₂有助于实现碳循环的平衡以及制备高附加值化学品。但是CO₂电化学还原技术与技术的成熟仍存在着较大的差距，特别是催化活性（电流密度<10 mA cm^-2）和稳定性（<120 h）和选择性仍比较低。因此电催化还原CO₂无法达到商业化需求（>200 mA cm^-2，>8000 h，>90 %选择性）。

基于自然灵感，生物有机体能够高效率的将CO₂催化转化为各种化学品。有鉴于此，伦敦大学学院Marc-Olivier Coppens、Panagiotis Trogadas等基于酶设计催化剂进行CO₂电化学还原在高法拉第效率进行制备C1产物的相关研究进展。

主要内容

（1）

目前，电催化剂的设计通常缺乏方法学，而是通过特定特点进行催化剂的设计。为了改变这些局限，作者提出了催化剂的系统性设计概念，从而能够在简单机理和性质之间实现平衡，并且将此类催化剂进行工程化设计和应用。

（2）

通过自然灵感设计催化剂的策略，能够加快发展高效率的CO₂电催化剂。同时，催化剂的纳米-微米结构与催化活性、电解液性质（pH、缓冲液）、传质之间的复杂关系仍缺乏深入理解。此外，需要发展能够大量制备产物的催化剂，从而解决产率低的问题。此外，除了催化剂的设计，设计器件改善效率同样非常重要，器件的传质局限问题需要解决。

参考文献

Panagiotis Trogadas, Linlin Xu, Marc-Olivier Coppens, From Biomimicking to Bioinspired Design of Electrocatalysts for CO₂ Reduction to C1 Products, Angew. Chem. Int. Ed. 2023

DOI: 10.1002/anie.202314446

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202314446