石墨烯基二氧化碳电化学还原催化剂的研究进展

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单位北京化工大学化学工程学院有机无机复合材料国家重点实验室化工资源有效利用国家重点实验室;中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院炭材料重点实验室;大连理工大学化工学院辽宁省能源材料化工重点实验室精细化工国家重点实验室;
来源物理化学学报
出版年2022
期号02
摘要
利用电催化技术将CO_2转化为小分子燃料或高值化学品是实现原子经济、构建人工碳循环的绿色能源技术之一。电催化述,还原CO_2(ECR)的反应条件温和、产物多样(C_1、C_2和C_(2+)),有极大的发展潜力。然而,ECR技术面临一些需要解决的挑战性问题,包括电极过电势高、C_2及C_(2+)产物选择性低、伴随析氢反应等。解决这些问题的关键在于创制低成本、高性能电催化剂。近年来,石墨烯基电催化剂的研究成为ECR领域的热点之一,原因包括:1)在电化学环境中稳定性好;2)表面原子、电子结构可调,进而实现材料催化活性的调控;3)维度可调,易暴露较大的比表面积和形成层次孔结构;4)耦合石墨烯的高导电性与特定材料的高活性,可协同提升EC R催化性能。本文评述了石墨烯基材料在ECR中的研究进展,详述了石墨烯基电催化剂的构筑方法,探讨并梳理了石墨烯的点/线缺陷、表面官能团、掺杂原子构型、金属单原子种类、材料表界面性质等与ECR性能之间的本征构效关系。最后展望了石墨烯基催化剂在ECR领域中的挑战和未来发展。

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