CO2還原該如何做，看這篇Nature Materials綜述怎麼說？
利用可再生電力將二氧化碳（CO2）電化學還原為燃料和增值化學品（CO2RR），提供了一種存儲季節性能量的途徑。在CO2RR中，電催化劑促進CO2轉化為增值產品，例如一氧化碳（CO），甲酸酯（HCOO–）或甲酸（HCOOH），甲烷（CH4），乙烯（C2H4）和乙醇（C2H5OH）等。金屬基非均相催化劑通常在低超電勢下表現出較高的CO2RR活性。
然而，與許多非均相催化劑相反，分子催化劑具有對活性位點附近的空間和電子性質進行調控的優點，可以更精確地定義結構-功能關係，為催化劑的合理設計和機理的研究提供了平臺。向非均相CO2RR催化劑引入分子方法可能會引入新的自由度，從而使增強/改變產物的選擇性，增加催化劑的質量活性並降低過電位。利用異質和均相方法之間的協同作用來進一步改善催化作用越來越引起人們的興趣。
有鑑於此，多倫多大學Edward H.Sargent教授等人合作對非均相二氧化碳還原催化劑的分子增強研究進展進行了評述。
本文要點
要點1. 與多相活性位點相鄰的有機分子或金屬配合物可以提供了額外的結合作用，調節中間體的穩定性，通過提高Faradaic效率(產物選擇性)和降低過電位來改善催化性能。
要點2. 他們提出了有關CO2RR分子增強多相催化的前瞻性觀點。他們討論了四類分子增強策略：分子添加劑改性的多相催化劑，固定化的有機金屬配合物催化劑，網狀催化劑和無金屬的聚合物催化劑。這些策略至少在原則上可以提供對催化劑活性位點的精確控制。利用定義明確的有機分子和金屬配合物對金屬表面進行修飾，可以改變CO2RR中間產物的結合能，從而打破線性關係，控制產物的選擇性。
要點3. 他們最後還介紹了目前在分子策略方面的挑戰，並描述了CO2RR電催化製備多碳產物的前景。分子增強的非均相CO2RR催化劑具有可調性和穩定性方面優勢，是CO2RR電催化劑的重要研究方向。
總之，這工作強調了應用分子策略增強非均相電化學CO2RR的潛力，對於設計製備高活性、選擇性和穩定性的CO2RR催化劑挑戰提供了潛在的途徑具有重要的借鑑意義。
Dae-Hyun Nam, et al. Molecular enhancement of heterogeneous CO2 reduction. Nat. Mater. 19, 266–276 (2020).
DOI: 10.1038/s41563-020-0610-2
閱讀更多 科研君666 的文章
