Angew. Chem. :混有杂质气体的二氧化碳电化学利用

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电化学还原反应是回收利用二氧化碳废气排放的一个有效途径,也是当前的一个研究热点。到目前为止,绝大多数的二氧化碳电化学还原研究都是使用纯的二氧化碳气体。然而实际的二氧化碳废气往往含有各种其他气体,包括氮气,氧气,氮氧化物, 二氧化硫等等。通过气体分离来得到纯的二氧化碳往往代价高昂。如果能够实现在杂质气体存在下的选择性二氧化碳电化学还原, 将会是二氧化碳资源化利用的一大进步。



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图一:杂质气体影响二氧化碳电化学还原。

在这篇美国耶鲁大学王海梁课题组发表的迷你综述文章中,作者首先回顾了过去对杂质气体影响二氧化碳电催化还原的研究,并指出杂质气体可以在多方面对目标反应施加影响,包括稀释作用, 占据催化位点,竞争性还原,以及和催化剂发生化学反应等。作者进一步总结了近期在实现混有杂质气体的二氧化碳的选择性电化学还原方面的探索, 包括对于现有催化剂的合理选择和新催化剂的开发,利用气体溶解度的差异选择性传输二氧化碳,以及在催化电极上集成气体过滤膜等。这些方法不仅在一定程度上实现了对于特定杂质气体具有耐受性的二氧化碳电化学还原功能,同时也开阔了催化电极结构设计的思路。

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图二:氧气存在下选择性还原二氧化碳的策略。

最后作者展望了此课题的未来发展方向。他们认为较为重要的任务包括对各种杂质气体影响二氧化碳电催化还原的更加广泛和系统的研究,变废为宝利用杂质气体增强二氧化碳电化学还原性能,以及深入的催化动力学和机理研究。

文信息

Electrochemical CO2 Reduction in the Presence of Impurities: Influences and Mitigation Strategies

Nia J. Harmon, Hailiang Wang


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202213782




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