化学工程的新技术——电催化CO2还原研究

化学工程的新技术——电催化CO2还原研究二氧化碳是现代工业和生活中不可避免的产物。

大量的二氧化
碳排放对地球的气候和环境产生了不可挽回的影响。

因此，减少
二氧化碳的排放已成为当今社会和科学界的共同关注的问题。

电
催化CO2还原技术是一项重要的技术，可以以能源为基础，为化
学生产提供有用的碳源。

一、电催化CO2还原的基本原理
电催化CO2还原就是在电化学条件下，利用催化剂将CO2还
原成有机化合物的过程。

CO2还原需要提供一个能量源以进入这
个反应，灵活的催化剂是这个反应可以成为可行的方式。

该过程可以通过在高温下将CO2与氢化物反应以形成烃类来实现。

在这种情况下，烷烃（CH4），烯烃（C2H4，C2H6）和其他
烃类可以通过Wilson-Tellerman过程减少；而在低温和大气压力下，可以使用电催化技术将CO2还原为毒性不大且易于处理的化合物，例如甲醇（乙醇）。

电催化CO2还原的过程包括两个基本步骤。

首先，在电化学反应中，CO2分子被赋予足够的能量以使其变得可还原。

这个步骤输出一个分子的氧气和一个分子的二氧化碳，这个步骤的氧气形成与氢键稳定的氧离子。

其次，化合物是由还原剂获得电子针对上述氧离子环境形成典型的二价碳中心中央的中性化合物。

二、电催化CO2还原的现状
目前，电催化CO2还原研究正处于快速发展的阶段。

研究人员广泛探索了各种催化剂来提高电催化CO2还原的效率和选择性。

大多数催化剂主要包括石墨烯，金属有机配合物，铜表面（萨曼莎Cu）以及硅化硼（BS）等。

石墨烯是目前电催化CO2还原催化剂研究中新兴的材料之一。

由于其高导热性，高比表面积和可调制的电子特性，石墨烯在电催化CO2还原中具有良好的电催化性能。

例如，一些石墨烯和其衍生物被发现在高效的CO2还原中表现出与铜相似的性能和选择性。

金属有机配合物是一类含有金属离子和有机配体的化合物，具有很好的催化活性和选择性。

例如，铱铜配合物的电催化CO2还原催化剂活性维持在40小时以上。

铜表面（萨曼莎Cu）是一种一维的铜材料，可形成用于催化CO2还原的高比表面积结构。

与传统的粗颗粒催化剂相比，萨曼莎Cu提供更高的活性和更高的选择性，并且能够将目标产物生成的个数从非常少增加到4种或5种。

硅化硼（BS）是一种由硼和硅组成的硼硅材料，具有很好的电特性和高电导率。

它是一种非常具有潜力的电催化CO2还原催化剂，可以在较低的电位下实现二氧化碳的高选择性还原。

三、展望
电催化CO2还原技术应用前景广阔。

它不仅可以减少二氧化碳排放，还可以实现可持续发展和化学加工所需的碳源。

此外，这种技术还可以在新型能源转换和化学合成中发挥关键作用。

总之，电催化CO2还原是当今化学工程领域的研究热点之一。

未来随着各种催化剂的不断出现和催化剂的优化，电催化CO2还原的效率和选择性将进一步提高，为减少二氧化碳排放和促进可持续发展做出更大的贡献。