最新二氧化碳电化学还原ppt课件
电催化还原二氧化碳知识讲解
Co、Sn、In、Bi等
甲酸
Au、Ag、Zn、Pd等 Cu、Cu-Au、Cu-Sn等
CO CO、醇、酸、烷烃等
Al、Ga、Pt、Fe等
催化效率很低
醇
金属材料——钯
3.7/6.2/10.3 nm尺寸Pd的TEM 图像和HRTEM图像
不同尺寸Pd还原CO2为CO的 法拉第效率和电流密度
Pd(111)、Pd(211)、Pd55和 Pd38还原CO2为CO的自由能
Au/CeOx界面上生成CO的法拉第效率远高于Au和Ce， 因为Au/CeOx界面促进了CO2在CeOx上的吸附和活化
J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 5652−5655
导电聚合物、生物酶等
用吡啶盐将二氧化碳 电催化还原为甲醇
用碳酸酐酶将二氧化 碳电催化还原为甲醇
J. AM. CHEM. SOC. 2010, 132, 11539–11551
金属/金属氧化物——Co/CoO
在四原子厚超薄钴/氧化钴纳米材料中， 氧化钴的存在提高了材料电催化还原 CO2为甲酸的活性和选择性
红线：四原子厚的部分氧化的钴层 蓝线：四原子厚的钴层 紫线：部分氧化的块状钴 黑线：块状钴
Nature.VOL 529. 7 January 2016
金属/金属氧化物——Au/CeOx
Journal of Power Sources 252 (2014) 85-89
J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19969−19972
金属/金属氧化物——Cu/Cu2O
铜电极表面Cu2O的存在，可 以提高电催化还原CO2为甲醇、 甲酸等的法拉第效率和电流 密度，可以降低还原过电位
ACS Catal. 2014, 4, 3091−3095
最新二氧化碳电化学还原ppt课件
将闲散的非常规能量加以储存, 缓解能源危机,且没有新的CO2排放；
利用太阳能、风能、地热能、潮汐能等可再 生能源，以及核电站、水电站低谷用电时的 弃电;
阴极反应：CO2(g)+ne-=CO HCOOH HCHO CH3OH 阳极反应：4OH--4e-=2H2O+O2
9.小草和大树
贫苦中奋争 写作中受挫 思考中转型 努力中成功
• 夏洛蒂 •安恩 • 艾米莉
《呼啸山庄》 《简 ·爱》 《艾格尼斯 ·格雷》
三、名著便览——《简.爱》
《简.爱》写了一位灰姑娘的奋斗史。 一百多年来，无数人阅读这本书， 有一个 同样的原因——被简.爱的崇高精神和人格 魅力深深吸引；每个人都被这样的话语征 服：“我们是平等的……至少我们通过坟墓， 平等地站到上帝面前。“它几乎成为全世界 妇女必读的经典之作。
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苏教版语文六年级上册复习要点 第三单元
9.小草和大树
一、生字词： 训诫 陡峭 寥寥无几 堪称 逆境 撇下 权衡 毅力 屹立 二、重点字音 脱颖而出（yǐng） 惴惴不安（zhuì） 驰骋（chěng） 桂冠（guān） 嗷嗷待哺（bǔ）
三、重点解释
要强好胜（喜欢）
02 硼掺杂金刚石（BDD） 在有机电解液（甲醇和高氯酸四丁铵的混合溶 液）中对于产物甲醛的 FE 最高达到了 74%
结构多样 环境友好 比表面积大 活性位点突出
导电性能良好 物理化学性能稳定 价格低廉及储量丰富
03
CO2RR电解质
.
二氧化碳的电化学还原
小结
1.制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电催 化还原表现较高的活性，还原的起始电位在-0.63 V。 2.制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电催 化还原为羧酸类和醇类小分子有较好的选择性。 3. 制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电 催化还原有较好的稳定性。
CO2 (g) + 4H+ + 4e → HCHO (aq) + H2O E0 = -0.48 V
CO2 (g) + 2H+ + 2e → CO (g) + H2O
E0 = -0.52 V
CO2 (g) + 2H+ + 2e → HCOOH (aq)
E0 = -0.61 V
2CO2 (g) + 2H+ + 2e → H2C2O4 (aq)
本文的设想和目的
利用纳米薄膜和具有特殊物理性质 的纳米复合物及催化剂修饰电极， 使得修饰电极对CO2电化学和光电化 学还原有较好的催化性。
1. CO2在CuO/TiO2-Cu修饰电极上
2.
的光电化学还原
本部分工作首先制备了CuO/TiO2复合物修 饰Cu电极，并对CO2在这种修饰电极上的 光电化学还原行为和催化活性进行了研究。
CO2电化学和光电化学还原的发展趋势
今后 CO2电化学和光电化学还原的研究将更多地集中在以下几个方面： （1）将更多地采用有机溶剂溶解CO2并且利用低温技术 （2）电极采用不同的金属，金属氧化物及合金并控制反应温度以选 择生成物 （3）利用气体扩散电极增加CO2的压强促进反应 （4）利用有机络合物多层膜修饰电极，使产物为更复杂的有机物 （5）对于光电化学还原，反应装置的设计能够大规模地聚集太阳光， 使之能充分利用光能。 （6）研究高效的分离技术，使得产物最好能及时从反应体系中分离 出来。
二氧化碳电化学还原[优质PPT]
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Saveant 等人分别在一价离子（Li+，Na+）和二价离子（Mg2+，Ga2+，Ba2+）的电解 质中用铁(0)卟啉作为催化剂进行了 CO2 电还原。 通过实验他发现不同电解质中催化活性的顺序为 Mg2+=Ga2+>Ba2+>Li+>Na+。
3 镍（Ni）、铁（Fe）、铂（Pt）等
这类金属催化剂由于自身析氢过电位较低，所以主要产物为 H2；
4 铜（Cu）
研究表明铜箔在不同的条件下可以产生 16 种不同的 CO2 电还原产物，并且因为其 独特的电催化性能在反应过程中可以吸附和转化中间产物*CO，所以产物主要以 甲烷（CH4）和乙烯（C2H4）为主。
02 金属氧化物表现出更好的催化活性 MoO2 在乙腈和二甲基甲酰胺等有机溶剂中能够表现出 较强的 CO2 还原催化活性，Oh 等人发现 MoO2 在乙腈 与四丁基六氟磷氨酸（TBAPF6）中 CO2电还原的初始 点位小于 0.2 V，并且反应在-20℃下比在室温下表现出 更强的催化活性。
Chen Y., Kanan M. W. Tin oxide dependence of the CO2 reduction efficiency on tin electrodes and enhanced activity for tin/tin oxide thin-film catalysts [J]. Journal of the American Chemical Society, 2012, 134(4): 1986-1989.
02 2 氧化金属催化剂
01 金属氧化物比金属单质拥有更高的电流密度和 基底上电沉积了一层 SnOx 薄膜， 通过测试发现相较于纯的锡箔拥有更独特的催化性能，与在表 面自然生长一层 SnOx 的 Sn 电极相比前者的电流密度是后者的 8 倍，并且法拉第效率也达到了 4 倍的提升。
电催化二氧化碳还原c2+
电催化二氧化碳还原c2+
电催化二氧化碳还原成C2+化合物是一项备受关注的研究课题，因为它可以为可持续能源和化学品生产提供新的途径。
在这个过程中，二氧化碳分子被还原成含有两个碳原子的化合物，比如乙烯或
乙炔等。
这种反应需要通过电化学方法来实现，通常使用金属催化
剂来促进反应的进行。
从催化剂的角度来看，研究人员一直在寻找高效的催化剂，以
提高二氧化碳还原的效率和选择性。
一些常用的催化剂包括铜、银、金等金属，它们可以在电极表面催化二氧化碳的还原反应。
此外，
一些复合催化剂或者纳米材料也被设计用来提高反应的效率和选择性。
从反应机理的角度来看，二氧化碳还原成C2+化合物是一个复
杂的过程，涉及多个步骤和中间产物。
在不同的电极电位下，反应
的产物和效率可能会有所不同，因此研究人员需要深入理解反应的
机理，以便优化催化剂和反应条件。
此外，从实际应用的角度来看，二氧化碳还原成C2+化合物可
以为化学工业提供碳源，并且可以减少对化石燃料的依赖。
然而，
目前这项技术仍面临许多挑战，比如催化剂的稳定性、反应的能耗以及产物的纯度等方面的问题，需要进一步的研究和改进。
总的来说，电催化二氧化碳还原成C2+化合物是一个具有挑战性但又备受期待的研究领域，它涉及催化剂设计、反应机理研究以及工业应用等多个方面，需要综合多学科的知识和技术来推动其发展。
二氧化碳电化学还原概述
二氧化碳电化学还原概述二氧化碳（CO2）电化学还原是一种将CO2转化为高附加值化学品的技术，它可以减少CO2的排放并促进可持续发展。
电化学还原是通过在电极上施加电压来引发氧化还原反应，将CO2从气体相转化为液体或固体产品。
CO2电化学还原的研究起源于20世纪50年代，当时科学家们开始探索将CO2作为一种廉价的原料转化为化学品的可能性。
然而，由于CO2分子的化学稳定性和高能量要求，这项技术的发展进展缓慢。
近年来，随着环境问题和可再生能源的重视，CO2电化学还原引起了越来越多的关注。
CO2电化学还原的关键是选择合适的电催化剂，以降低CO2的能垒并提高反应效率。
常用的电材料包括贵金属（如银、金、铜等）、过渡金属（如镍、铁等）以及有机分子（如多孔材料、碳纳米管等）。
贵金属是高效的CO2电催化剂，但存在成本高和资源稀缺的问题，因此研究人员一直在寻找更低成本的替代品。
CO2电化学还原的挑战之一是选择合适的溶液体系和电解质，以提供足够的反应活性和选择性。
一种常用的溶液体系是含有碱金属离子（如Na+、K+等）的溶液，它可以提供高电子导电性和电化学反应的碱度。
然而，这种体系中也存在碱金属的沉积问题，需要通过合适的电极材料和工艺进行有效地控制。
除了选择合适的电催化剂和溶液体系，CO2电化学还原还需要考虑反应动力学和传递过程等因素。
研究人员通过改变电极形貌、调节电解质浓度等方法来提高CO2电化学还原的效率和选择性。
此外，使用催化剂表面修饰、核-壳结构和多孔材料等技术，也有助于提高CO2电化学还原的效果。
目前，CO2电化学还原技术仍处于研究和开发阶段，尚未实现大规模商业化应用。
然而，随着科学家们对CO2电化学还原机理和反应动力学的深入理解，相信其可持续发展的前景是乐观的。
潜在的应用领域包括能源存储、化学品合成和环境保护等。
通过进一步研究和工程实践，CO2电化学还原有望成为一种可持续发展的解决方案，为减少碳排放和实现低碳经济做出贡献。
电化学还原co2的原理
电化学还原co2的原理**电化学还原CO2的原理****引言**随着全球气候变化问题的日益严重，CO2的排放成为亟待解决的环境挑战之一。
电化学还原CO2技术作为一种潜在的可持续发展途径，引起了广泛关注。
本文将深入探讨电化学还原CO2的原理，旨在为理解这一关键技术提供全面而详尽的解释。
**1. CO2的电化学还原概述**电化学还原CO2是一种利用电能将二氧化碳还原为有用化学品的过程。
这一技术基于电化学细胞，其中涉及电极、电解质和反应物。
其基本原理在于通过外加电压促使CO2分子发生还原反应，从而转化为更有价值的产物。
**2. 电化学反应的基本过程**电化学还原CO2的关键步骤包括电解质中的离子传递、电极上的电子转移和CO2的还原。
首先，电解质中的离子在电池中流动，导致电流的产生。
然后，在电化学细胞的阴极上，CO2分子接受电子，发生还原反应，生成新的化合物。
这一过程是高度复杂的，通常需要特定催化剂的参与以提高反应效率。
**3. 电化学还原CO2的关键参数**实现有效的电化学还原CO2过程需要仔细控制一系列关键参数。
电解质的选择、电极材料、电流密度以及反应温度都对反应的效率和产物选择产生显著影响。
在优化这些参数的同时，研究人员旨在提高电化学还原CO2的能效，降低能耗，使其成为可持续发展的环保技术。
**4. 电化学还原CO2的催化剂**催化剂在电化学还原CO2中扮演着关键的角色。
它们能够加速CO2的还原反应，降低反应所需的电流密度，提高反应选择性。
常见的催化剂包括金属催化剂、有机催化剂和复合催化剂。
精心设计和选择催化剂对于实现高效的CO2还原至关重要。
**5. 产物选择与应用**通过电化学还原CO2可以得到多种产物，其中包括一氧化碳、甲烷、乙烯等。
这些产物在化工、燃料生产以及其他工业领域具有广泛的应用前景。
实现特定产物的选择性生产是电化学还原CO2研究的重要方向之一，涉及到催化剂设计和反应条件的优化。
**6. 挑战与展望**尽管电化学还原CO2技术具有巨大潜力，但仍然面临一些挑战。
电化学还原co2的原理
电化学还原co2的原理
电化学CO2还原（Electrochemical CO2 Reduction）是一种可以
将二氧化碳（CO2）转化成有用的化学物质（包括烯醇、酮类、醇类和
醛类）的过程。
它建立在电化学反应的基础上，利用带负电荷的离子
流以及电位来还原CO2，使其以液体形式表现出一定种类的有机物，有
助于能源产业和工业发展。
电化学还原CO2的原理是根据催化剂选择
和电位设置来控制CO2的还原反应而决定的。
首先，参与还原的CO2原子必须在电气层面的表现上受到离子的
吸引。
然后，CO2原子必须被还原，两个原子之间的氧-碳键必须被打断，形成一个可以被电荷驱动的中间产物。
最后，CO2的还原物质被还
原形成具有某种性质的有机物质，形成有效的部分化合物。
为了实现这一过程，电化学CO2还原使用不同类型的催化剂，如
金属和氧化物，以及电极来还原CO2。
由于CO2是一种非导体，因此电
极可以将CO2转换为有机物质，而催化剂则可以促进CO2的还原反应，提高CO2的还原效率。
最后，电位的调整也是电化学CO2还原过程中一个重要的因素。
电位决定了CO2在电极上的理论还原反应愿意度，只有当这种愿意度
足够高时，CO2才有可能被还原成具有某种特性的有机物质。
因此，在
电化学CO2还原中，电极和催化剂与电位之间的协同作用十分重要，
从而促进CO2的有效还原。
电催化还原二氧化碳
金属/金属氧化物——Au/CeOx
Au/CeOx界面上生成CO的法拉第效率远高于Au和Ce， 因为Au/CeOx界面促进了CO2在CeOx上的吸附和活化
J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 5652−5655
导电聚合物、生物酶等
用吡啶盐将二氧化碳 电催化还为甲醇
金属材料——银
纳米孔银电极催化材料， 可以在过电位低于0.5V 的条件下，高选择性的把 CO2还原成CO
Nature Communications，2014，5:3242 － 3247．
金属材料——Cu/Au
Cu/Au合金纳米材料对CO2选 择性催化还原产生醇的法拉 第效率远高于铜电极
Journal of Power Sources 252 (2014) 85-89 J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19969−19972
CO2
酯
醇
金属材料——钯
Pd(111)、Pd(211)、Pd55和 Pd38还原CO2为CO的自由能 3.7/6.2/10.3 nm尺寸Pd的TEM 图像和HRTEM图像 不同尺寸Pd还原CO2为CO的 法拉第效率和电流密度
J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 4288−4291
金属材料—铜
与电抛光法和溅射法得到的 Cu 电极表面相比， Cu 纳米颗粒覆盖的表面更容易电还原 CO2生成 碳氢化合物和CO
Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 76–81
在Cu电极表面制备泡沫 铜，可以使还原CO2产 生 HCOOH的法拉弟电 流效率达到29% ACS Catal. 2014, 4, 3091−3095
J. Am. Chem.Soc. 2012, 134, 1986−1989
电催化二氧化碳还原
电催化二氧化碳还原二氧化碳（CO2）是维护和改善地球环境的一个重要组成部分，但它仍然是主要的温室气体，导致全球变暖。
因此，减少二氧化碳的排放是一个重要的科学和技术难题。
更重要的是，地球的能源消耗让再生能源成为现代社会重要的推动力。
由于现有技术的困扰，氢能成为一个现代能源的主要障碍。
于是，电催化CO2还原（ECRR）技术应运而生，其目标是以实用的成本从CO2中提取氢，但这一宏伟目标的实现有着其自身的困难。
最直接的想法是将CO2电化学还原为可用的氢气，但是具有极高的阻碍力，并且会产生大量的无用产物。
幸运的是，近年来，科学家们通过这种技术的研究取得了一系列重大突破，为把ECRR作为一种经济合理的替代能源走向未来把关。
研究人员提出了催化剂材料来实现低成本、高效率的电催化CO2还原方案，他们发现将贵金属催化剂材料与非金属材料相结合，可以实现低温、高效率的CO2还原反应。
其中，贵金属催化剂的主要作用是加速反应的进行，而非金属就起到了抑制碱性条件下反应的过程，从而提高了反应的效率。
此外，研究人员还运用了电化学可控还原（ECRR）技术来实现氢的可控提取。
电化学可控还原，也称为空气电池，是以电气化学反应形式将CO2还原为氢气的技术。
其原理是，在液体反应器中，在指定的条件下，通过高电压来引发反应，将CO2还原为氢气，经过一系列有机反应后，氢气终于被提炼出来。
为了证明这项技术的效果和可行性，研究人员还进行了大量的实验检验。
他们采用了多种催化剂，结果表明，当催化剂提供的电流密度越高，还原CO2的反应速率就越快。
可以通过改变催化剂的组成来调节还原速率，最终实现氢的高效率提取。
事实上，ECRR技术在未来发展中还有很大的潜力。
在实际应用中，可以通过改变催化剂的组成、改变反应条件以及提高催化反应的效率来改善技术性能，最终达到节能减排和高效率提取氢气的目的。
总之，ECRR技术对未来环境问题的能源解决方案有着重要的作用。
它不仅有助于减少全球的温室气体排放，而且还能够降低石油和天然气的消耗，从而促进可持续发展。
二氧化碳的电化学还原精品PPT课件
二氧化碳电化学还原的实验装置
二氧化碳电化学还原的可能反应途径
在经常的析出氢气的电位（相对于饱和甘汞电极）范围内，
CO2电化学还原的可能反应途径如下：
CO2 (g) + 8H+ + 8e → CH4 (g) + 2H2O
E0 = -0.24 V
CO2 (g) + 6H+ + 6e → CH3OH (aq) + H2O E0 = -0.38 V
CuO/TiO2修饰Cu电极对CO2还原 的光电催化的稳定性分析
a b
0 10 20 30 40 50 60 70
2 (o)
CuO/TiO2复合物修饰Cu电极的XRD a: 反应前 b:反应7 h后
光电还原产物的定性分析
乙酸
甲酸
甲醇
0
50
100 150 200
t / m in
还原产物色质分析的馏分图
CuO/TiO2修饰Cu电极对CO2还原的光电催化分析
a b
2342
1559
1378
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
W a v e n u m b e r /c m -1
CuO/TiO2 复合物修饰 Cu电极的FT-IR光谱 a: 反应前 b:反应7h后
E0 = -0.90 V
CO2电化学还原研究进展
目前从电极材料对CO2还原来看， CO2电化学还原分为以下 几个方面： 1.金属电极对CO2的电化学还原，金属的中毒性及对CO2还 原高的氢超电势，使得对CO2还原的法拉第效率比较低及还 原产物的选择性差 。 2.金属气体扩散电极对CO2的电化学还原, 提高了对CO2还原 的电流密度，但还原产物主要是C1-C2化合物。 3.修饰金属电极对CO2的电化学催化还原，降低了对CO2还 原的过电位，提高了电流效率 。 4.半导体及修饰半导体电极对CO2的光电化学还原，提高了 对CO2还原的电流密度，增加了对CO2还原的反应速率。
电催化还原二氧化碳.ppt
J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19969−19972
金属/金属氧化物——Cu/Cu2O
铜电极表面Cu2O的存在，可 以提高电催化还原CO2为甲醇、 甲酸等的法拉第效率和电流 密度，可以降低还原过电位
J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7231−7234
面临的挑战： 1.催化活性低； 2.产物选择性低； 3.催化剂稳定性/耐久性不足； 4.对机理的理解研究不足； 5.电极和系统未能优化到可以用于实际。
未来研究的方向： 1.探索新的电催化剂以提高催化活性，优化金属电极的形态、尺寸、结 构等，制备金属/金属、金属/金属氧化物等复合材料； 2.通过实验和理论模拟进一步理解反应机理； 3.优化电极、反应器和系统设计以应用于实际。
金属/金属氧化物——Sn/SnOx
在 Sn/SnOx体系中，由于SnOx的作用， 与Sn电极相比，虽然还原CO2的过电 位相近，但反应电流密度高出数倍
J. Am. Chem.Soc. 2012, 134, 1986−1989
金属/金属氧化物——Co/CoO
在四原子厚超薄钴/氧化钴纳米材料中， 氧化钴的存在提高了材料电催化还原 CO2为甲酸的活性和选择性
金属材料—铜
与电抛光法和溅射法得到的 Cu 电极表面相比， Cu 纳米颗粒覆盖的表面更容易电还原 CO2生成 碳氢化合物和CO
Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 76–81
在Cu电极表面制备泡沫 铜，可以使还原CO2产 生 HCOOH的法拉弟电 流效率达到29%
ACS Catal. 2014, 4, 3091−3095
金属材料——银
纳米孔银电极催化材料， 可以在过电位低于0.5V 的条件下，高选择性的把 CO2还原成CO
PPT图荐干货丨铋基二氧化碳还原电催化材料研究进展
1. 电催化CO2还原
评价指标
(1) 反应过电势：实际工作电势和理论电势的差值被定义为反应的过电势，需要指 明具体的工作电流密度。
(2) Tafel斜率 ：当反应主要由动力学控制时，其极化曲线通常用 Tafel 方程拟合， 其斜率是反应电流所需要相应增加的反应过电势。
(3) 转化频率 ：单位时间内每个活性中心上生成目标产物发生的电催化反应次数。 它排除了实验参数的影响，更真实地反映了材料的本征活性。
电沉积法是将金属或者合金从其化合物水溶液或非水溶液中通过电化学还原，将金属 原子以一定的形貌沉积在工作电极上的方法。该方法操作简便、工艺灵活，被广泛地 应用在各种金属纳米材料的制备上。
3. 铋基催化材料的电化学 CO2 还原
3.2 超声剥离
超声剥离是一种利用高频率声波在溶液 中的振动，将块体材料剥离成纳米材料 的技术。由于金属 Bi 独特的层状晶体 结构， 使用液相超声剥离法制备其纳米 结构是一种非常合适且有效的途径。
图 2 金属电极在水溶液中电催化还原 CO2 的可能路径
3. 铋基催化材料的电化学 CO2 还原
铋（Bi）在元素周期表中与 Sn 和 Pb 相临。前期的理论和实验研究证实 Bi 具有和它 相邻元素类似的电化学特性，即较大的析氢过电势、较小的 CO 吸附能、对HCOO·较 强的稳定能力，是一种潜在的电化学 CO2 还原材料。
3. 铋基催化材料的电化学 CO2 还原
3.4 与碳材料复合
铋基催化材料导电性由于结构纳米化而 往往不够理想，限制了性能的进一步提 升。将导电性好、比表面积高的碳材料 作为载体，可以显著提升导电性和催化 活性。
图 6 碳材料复合制备Bi基电催化剂及CO2还原性能
总结与展望
铋作为一种高效率的CO2还原电催化剂，是当前最具前景的甲酸类电催化材料。
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01 二氧化碳还原反应CO2RR
01
产物为一氧化碳
CO2首先在催化剂表面发生还原吸附， 进而引发形成-COOH中间体．最后通过 另一电子质子对的进一步还原使-COOH 中间体从电极上解吸，生成最终产物CO 和H2;
产物为甲醇
从反应历程上看，关键中间体CH3O+的 质子化导致甲醇分子的最终形成;
产物为甲酸及甲酸盐
02 2 氧化金属催化剂
01 金属氧化物比金属单质拥有更高的电流密度和法拉第效率 Chen 等人通过实验成功在 Sn 基底上电沉积了一层 SnOx 薄膜， 通过测试发现相较于纯的锡箔拥有更独特的催化性能，与在表 面自然生长一层 SnOx 的 Sn 电极相比前者的电流密度是后者的 8 倍，并且法拉第效率也达到了 4 倍的提升。
有研究表明，目前的CO2浓度即使不再增 加，靠地球的自身消化能力，也要近1 000年 才能消除从前所累计的温室效应的影响。
将闲散的非常规能量加以储存, 缓解能源危机,且没有新的CO2排放；
利用太阳能、风能、地热能、潮汐能等可再 生能源，以及核电站、水电站低谷用电时的 弃电;
阴极反应：CO2(g)+ne-=CO HCOOH HCHO CH3OH 阳极反应：4OH--4e-=2H2O+O2
02 金属氧化物表现出更好的催化活性 MoO2 在乙腈和二甲基甲酰胺等有机溶剂中能够表现出 较强的 CO2 还原催化活性，Oh 等人发现 MoO2 在乙腈 与四丁基六氟磷氨酸（TBAPF6）中 CO2电还原的初始 点位小于 0.2 V，并且反应在-20℃下比在室温下表现出 更强的催化活性。
Chen Y., Kanan M. W. Tin oxide dependence of the CO2 reduction efficiency on tin electrodes and enhanced activity for tin/tin oxide thin-film catalysts [J]. Journal of the American Chemical Society, 2012, 134(4): 1986-1989.
4 铜（Cu）
研究表明铜箔在不同的条件下可以产生 16 种不同的 CO2 电还原产物，并且因为其 独特的电催化性能在反应过程中可以吸附和转化中间产物*CO，所以产物主要以 甲烷（CH4）和乙烯（C2H4）为主。
02 1 金属催化剂 ,Mn
Mn分子催化剂通过与芳环连接的方法固定在碳纳米管上，制备具 有催化活性的电极．在这种准非均相催化系统中，CO2在0.36 V的 起始过电位被有效地还原，并且在0.55 V时能够实现超过1000次的 催化循环．在该电还原过程中，高催化剂负载时主要产物为CO，而 采用较低的催化剂负载时，产物的主要成分为甲酸盐．此外，非均 相电还原CO2还具备合成方法简单和产物无需进一步纯化等特点， 因而在具备出色的转化效率的同时，也拥有大规模工业化应用的巨 大潜力。
02 3 硫化金属催化剂
MoS2 由于储量丰富，价格低廉，易于制备及独特的电化学性能 Asadi 等人通过实验证明了 MoS2晶格边缘的活性位点可以调 高电流密度降低反应超电势。
02 4 碳掺杂催化剂
01 氮掺杂碳基催化剂 相同测试条件下反应的电流密度要高于银电化学催化剂， 并且在-0.573 V.vs.SHE 对于 CO 的 FE 达到了 95%。
在水溶液中电化学还原CO，法拉第效率受电解质中阳离子的影响。
Saveant 等人分别在一价离子（Li+，Na+）和二价离子（Mg2+，Ga2+，Ba2+）的电解 质中用铁(0)卟啉作为催化剂进行了 CO2 电还原。 通过实验他发现不同电解质中催化活性的顺序为 Mg2+=Ga2+>Ba2+>Li+>Na+。
01
CO2RR简述
02
催化剂
03
电解质
04
SOEC简介
01 二氧化碳还原反应CO2RR
燃烧化石燃料所产生的二氧化碳 （CO2），其浓度在大气与海洋中 逐年累积，由早期的 300 ppm 升 至 385 ppm（预计 2100 年接近 600 ppm）
01 二氧化碳还原反应CO2RR
CO2拥有线性对称的分子结构。分子结构中的 C=O 的长度比酮的 C=O 的共价键要短（约 0.04 Å）。独 特的分子结构使CO2 化学性质极其稳定，只能在较 为极端的条件下才能转化为其它碳类化合物，例如 高温、高压及高的过电位。
通过配体约束生长制备了4个原子厚度的超 薄Co纳米片与块状样品相比，CO2电还原过 程中纳米薄片表面的Co原子产生了更高的本 征活性和选择性在较低的过电位(0.24 V)下 产生甲酸根,生成甲酸盐的法拉第效率接 近 90％;
产物为甲烷
CO2还原生成CH4涉及八电子过程，所以会 形成如乙烯，氢气，一氧化碳和甲酸等多种 副产物;
因此将 CO2 转化成可利 用的再生能源成为一种理 想选择。构建人工二氧化 碳循环系统，不仅可以降 低环境中二氧化碳的浓度， 还可以将二氧化碳转化为 可再生能源，
电催化还原二氧化碳
01 二氧化碳还原
CO2浓度的增加对环境造成了显著的负面 影响，使地面吸收的太阳光的热量不易散失， 导致全球变暖，进而引起两极冰川融化、海 平面上升等。
02 硼掺杂金刚石（BDD） 在有机电解液（甲醇和高氯酸四丁铵的混合溶 液）中对于产物甲醛的 FE 最高达到了 74%
结构多样 环境友好 比表面积大 活性位点突出
导电性能良好 物理化学性能稳定 价格低廉及储量丰富
03
CO2RR电解质
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03
CO2RR电解质
01 水溶液
03 有机溶液
02 离子溶液
03 水溶液
02
催化剂
02 1 金属催化剂
1 汞（Hg）、硒（Sn）、铟（In）、铋（Bi）等
反应过程中容易产生 HCOO-，产物主要以甲酸和甲酸盐为主；
2 金（Au）、银（Ag）、锌（Zn）等
这类催化剂的特点为对于 CO 的稳定性较弱，所以产物主要为 CO；
3 镍（Ni）、铁（Fe）、铂（Pt）等
这类金属催化剂由于自身析氢过电位较低，所以主要产物为 H2；