Ag/MnO2复合催化剂用于电化学二氧化碳还原的研究文献综述

 2021-12-22 21:37:54

全文总字数:2342字

文献综述

1、 选题背景和意义随着能源和环境问题的日益突出,开发清洁高效的可再生新能源成为了国内外研究热点。

一方面, 工业的高速发展进一步加剧了能源短缺;另一方面, 燃烧以煤、石油等为主的化石燃料所释放的二氧化碳(CO2)等有害气体又引发了温室效应等诸多全球性环境安全问题。

通过将 CO2 与 H2O 发生还原反应,将其转化为碳氢/碳水化合物, 真正实现碳材料的循环利用,这样既能部分解决能源短缺问题,又可以缓解由 CO2不断累积而引起的温室效应。

[1]在众多还原 CO2 的方法中,CO2电化学转化,或称CO2电化学还原,能够有效利用可再生的电能,为碳中和( Carbon-neutral)战略提供有效途径,具有较好的研究和应用前景。

其优点可归纳为三点:①电还原反应可在温和条件下进行,即不需高温高压;②电化学设备可获得较其他化学转化设备更高的能量利用效率;③通过电极电位可以直接控制催化剂表面自由能,为控制反应速率和产物选择性创造条件。

[2] 然而,电催化还原 CO2 的挑战也显而易见:首先,在水溶液中,电还原 CO2反应发生的同时,析氢反应也在竞争性地发生,调控互相竞争的这两个还原反应的反应速率,使其高选择性发生是面临的首要难题;此外,CO2 在水溶液中的低溶解度大大限制了还原反应的速率。

这些因素导致电催化还原 CO2 过程的法拉第效率(Faraday efficiency, FE)偏低,同时产物的选择性也偏低,由此可见,CO2转化技术的发展遇到了瓶颈。

[3-4]因此,寻找能高效率电催化CO2生成目标产物的高活性,高选择性的催化剂成为了迫切需要。

2、 电催化CO2催化剂研究现状CO2的电催化还原反应体系中,不同的电极材料、催化电位、酸碱度等条件下,生成的产物也有所不同,制备合适的催化剂进行高效、高选择性的CO2还原反应是当前该领域研究的难点之一[5] 。

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