CO2电催化还原产物最新研究进展

本文综述了电化学方法活化CO2的研究,水溶性介质,非水溶介质中电极材料的不同CO2还原产物的不同,以及在两种介质中的还原反应机理和转化情况。旨在寻求一种合理、高效而又绿色的CO2转化方法来缓解温室效应。     

CO_2电化学还原制甲醇研究进展

简要介绍了CO_2电化学还原制甲醇的反应原理,描述了CO_2在金属及其氧化物电极、合金电极、MOF材料上的还原性能以及不同类型电解质对该反应的影响,总结了不同种反应体系在CO_2电还原制甲醇方面的优缺点。提出为提高电还原催化性能,可深入研究例如合金、MOF材料、金属纳米材料等多功能复合材料;开发和利用新型电解质体系;深入探究CO_2电化学还原方法和路径,引导新型催化剂的开发及操作条件的优化。     

CO_2电化学还原制甲醇研究进展

简要介绍了CO_2电化学还原制甲醇的反应原理,描述了CO_2在金属及其氧化物电极、合金电极、MOF材料上的还原性能以及不同类型电解质对该反应的影响,总结了不同种反应体系在CO_2电还原制甲醇方面的优缺点。提出为提高电还原催化性能,可深入研究例如合金、MOF材料、金属纳米材料等多功能复合材料;开发和利用新型电解质体系;深入探究CO_2电化学还原方法和路径,引导新型催化剂的开发及操作条件的优化。     

电催化还原CO2生成多种产物催化剂研究进展

电催化还原CO₂生成含碳产物技术,能有效解决CO₂过量导致的温室效应及能源短缺问题。但是,电催化还原CO₂会生成多种产物,因此,研究制备催化活性较好的高选择性催化剂是研究重点。本文简述了电催化还原CO₂的基本原理、不同还原产物的形成途径、活性中间体、速控步及活性催化剂,分析了电催化还原CO₂生成不同产物存在的问题。并且针对催化剂催化活性及催化反应过程中的这些问题,提出了提高催化剂催化活性的方法,总结了催化剂发展趋势,一般策略包括制造纳米结构材料、催化剂负载在高比表面积的载体上、杂原子掺杂、合金化、引入缺陷等,分析了这些方法通过改变电子传输等因素对催化剂活性及选择性的影响。     

电催化还原二氧化碳制一氧化碳催化剂研究进展

电催化还原CO₂作为缓解能源危机和全球变暖的有效途径已成为催化领域的研究热点。然而,不同反应途径的氧化还原电位较为接近,使产物的选择性成为电催化还原CO₂所需解决的主要问题。迄今为止,在水性电解质中可实现CO₂选择性地转化为一氧化碳（CO）和甲酸（HCOOH）。本文简述了电催化还原CO₂制CO的机理,包括CO₂吸附过程、二电子转移过程和CO脱附过程。从贵金属的晶面设计、形貌调控和表面功能化对反应活性和产物选择性的影响,铁卟啉、钴酞菁和镍三嗪在还原CO₂为CO反应中的电子转移途径,非金属碳基材料中杂原子和碳基质间的耦合效应等方面,重点介绍了近年来贵金属催化剂、过渡金属络合物催化剂和非金属碳基材料催化剂的研究进展,总结了各类催化剂的优缺点。指出在三类电催化还原CO₂制CO的催化剂中,非金属碳材料具有较高的CO法拉第效率,尤其是非金属碳材料成本较低、制备简单、结构易调控,在电催化还原中具有潜在的应用优势,是有望实现商业化应用的新型催化剂的候选材料之一。     

CO_2电解还原制甲烷

<正> 美国科学家不久前利用新的电化学方法从水和二氧化碳出发制成了数量可观的甲烷。这项研究工作得到了煤气研究院的资助。在国防科学研究院,卡尔·W·富雷斯先生的指导下,选用适宜的条件成功地制备了以钌 (Ru) 为主要材料的电极板,然后通过试验使甲烷转化获得结果。     

纳米材料电催化还原CO2研究进展

二氧化碳(CO2)是造成温室效应最主要的温室气体.CO2被排放到空气中,既破坏了环境,又浪费了宝贵的碳资源,把CO2存储及资源化回收转化可对其进行有效利用.电化学还原的实质就是利用电子的得失来实现CO2的还原.作为电化学还原的电极材料,纳米材料具有很高的比表面积和表面正电性可作为高活性的催化剂和气体吸附剂.纳米粒子尺寸...     

铜基材料电催化还原硝酸盐制氨研究进展

人类工农业活动导致环境中硝酸盐浓度升高,利用电催化技术将硝酸盐还原合成氨(NO₃RA)符合“双碳”政策,可达到去除硝酸盐污染和制备氨(NH₃)的双重目的。该文综述了铜(Cu)基材料电催化硝酸盐还原的反应机理,从反应机理角度分析了不同Cu基催化材料优势性能的起源。围绕Cu单原子、单金属Cu、Cu基合金、Cu基氧化物和Cu基金属有机框架材料的大量研究实例,对不同Cu基催化材料催化NO₃RA反应的性能进行归纳总结。通过对Cu基材料催化NO₃RA反应影响因素的分析,针对目前存在的问题展开探讨,以期为未来Cu基催化剂电催化NO₃RA反应的开发与实际应用提供参考。     

光催化还原CO_2的研究进展

CO_2资源化不但可以解决温室效应引起的环境问题同时又可以解决日益严峻的能源枯竭问题,利用光催化转化技术是固定CO_2的理想途径之一,促进光催化固定二氧化碳技术的核心课题是研发高效新型可见光响应的光催化材料。然而,传统的半导体光催化剂在还原CO_2的反应中可见光利用率低且催化活性也比较低。金属有机骨架材料的不断发展为我们研发具有高催化活性的光催化剂带来了希望。本文重点阐述了不同光催化材料对还原CO_2的研究现状及存在的问题,并对其发展趋势作了展望。     

CO2电催化还原制合成气研究进展及趋势

可再生电能驱动CO₂电催化合成化学品或燃料,具有反应条件温和、产物选择性可调且可利用分布式可再生能源优势。合成气作为一类重要的化工原料气,可制备甲醇、乙醇、烯烃等大宗化学品,是CO₂电催化转化的重要途径,如何高电流密度、高选择性且精准调控碳氢比例(CO/H2)是需要解决的关键科学技术难题。本文从提升电流密度和效率、拓宽合成气比例角度出发,综述了CO₂电催化还原制合成气的最新研究进展,包括电极材料设计、电解液开发、电解槽结构创新等;论述了利用原位表征和理论模拟(DFT、MD)方法对CO₂电催化还原制合成气反应机理的研究进展。在此基础上,提出可通过催化剂多级形貌调控、多活性位点设计、CO₂捕集与转化系统集成、CO₂还原与阳极反应耦合等途径,提升CO₂电催化还原制合成气效率的策略。最后,探讨和展望了实现CO₂电催化还原制合成气工业化的挑战和问题。     

卤族元素对Ag电极电催化还原CO_2的影响

通过在电解液中加入卤族元素,系统地研究了卤族元素对于CO的选择性和反应速率的影响。结果表明,卤族元素对于CO_2的还原反应具有促进作用,并按照Cl-Br-I-的顺序递增。Cl-和Br-对CO_2还原反应和析氢反应都具有催化作用,而I-的存在加快了CO的生成,对析氢反应没有明显影响。在过电势为590 m V时,CO在有I-溶液中的选择性是无I-溶液的28倍。经过表征和分析后得出,I-具有较强的吸附性能,通过化学吸附使催化剂表面形貌发生改变,CO的活性位增多,加快其反应速率。同时,I-在反应过程中易向反应表面传输负电荷,增加与碳原子的相互作用,从而提高CO的生成速率。     

TiO_2基催化剂还原CO_2研究进展

能源危机和环境污染是当今世界发展面临的两大挑战,如何有效缓解煤、石油等不可再生化石资源过度消耗所引发的能源危机,以及由此造成CO_2过量排放引起的温室效应问题,是当前人类发展亟待解决的重大科学问题之一。基于此,本文综述了近年来以TiO_2为光催化剂,以绿色、清洁的太阳光能催化还原CO_2成低价态含碳燃料(如CH_4、CH_3OH、HCHO、HCOOH、C_2H_5OH等)研究进展。在TiO_2光还原CO_2机理基础上,对元素掺杂、半导体复合与染料敏化、高活性晶面调控、低维纳米结构设计、助催化剂、Z型结构设计和单原子催化等方法来提高光还原CO_2反应效率和选择性进行分析,并指出目前研究存在的关键问题和未来CO_2光还原的发展方向。     

水溶性介质中CO2电催化还原研究进展

介绍了在水溶性介质中利用电化学催化的方法还原CO2的研究现状:电催化还原机理、电极材料催化剂的分类和选择;综述了温度、电流密度以及压力等对还原选择性和法拉第效率的影响;展望了CO2电催化还原方法的研究方向和应用前景。     

电催化还原CO2研究进展

用于还原二氧化碳(CO₂)获得低碳燃料,包括CO,HCOOH/HCOO^-,CH₂O,CH₄,H₂C₂O₄/HC₂O^-₄,C₂H₄,CH₃OH,CH₃CH₂OH等的电催化剂的最新进展。电催化剂主要分为金属、金属合金、金属氧化物、金属络合物、聚合物/簇、酶和有机分子等。主要分析了实现高活性和高稳定性电催化还原CO₂所面临的挑战,并提出了几个实际应用的研究方向,旨在克服出现的挑战,促进该领域的研究和开发。     

TiO_2复合材料光催化还原CO_2的研究进展

全球气候变暖和能源短缺,是世界各国关注的热点问题。CO_2是全球变暖的罪魁祸首,光催化的方法可将大气中的CO_2转化为有机燃料,这既解决了全球变暖问题又可缓解能源危机,是目前最理想的方法。TiO_2作为最常见的半导体材料,在光催化还原CO_2方面也有诸多研究应用。归纳整理了TiO_2相关的不同复合材料和催化体系,对复合材料制备和催化机理进行阐述,并对TiO_2光催化还原CO_2的前景进行展望。     

CO2电催化还原的分子活化机理研究进展

通过电催化将CO2还原为碳氢化合物燃料被认为是最具吸引力的策略之一.CO2的分子活化作为电催化还原过程的第一步,其对反应产物的选择性具有重要影响.深入理解二氧化碳分子在催化剂表面的初始活化对C1产物选择性及碳碳偶联生成C2产物的分子机理具有重要的科学意义.本文的目的不是详尽无遗的介绍CO2电催化还原的所有方面,而是有选...     

Cu_2O/聚苯胺/不锈钢电极光电催化还原CO_2

利用电化学氧化还原法在不锈钢基底上制备聚苯胺纳米管(PANI-NTs),将Cu2O沉积到PANI-NTs上,得到Cu2O/PANI/不锈钢电极,通过循环伏安法(CV)考察了Cu2O/PANI/不锈钢电极的电化学行为。采用XRD、TEM对Cu2O/PANI/不锈钢电极的结构进行了表征,借助乙酰丙酮分光光度法和气相色谱法对CO_2还原产物进行了检测。结果表明:PANI在不锈钢基底上以直立的中空纳米管形式横向生长,内径约为100 nm,外径约为200 nm;Cu2O/PANI/不锈钢电极对HCO3-/CO_2具有优良的光电催化还原性能;Cu2O/PANI/不锈钢电极光电催化还原CO_215 h后,溶液中甲醛的浓度为29.5μmol/L。     

甲醇制烃类反应机理研究进展

甲醇制烃类(MTH)反应是从非石油路线出发制取各种烃类的重要途径,有着重要的基础研究和工业应用价值,已成为煤基替代能源的研究热点之一。然而,目前对甲醇制烃类反应机理的认知、反应步骤的确认仍存在很多争论,复杂的反应网络限制了对反应机理的分析和证实,因而减缓了反应过程的反应器设计和工艺开发进程。本文从直接机理和间接机理两个方面,阐述了近年来MTH反应机理研究的主要进展,着重介绍了已被广泛接受的烃池双循环催化机理。MTH烃池机理涉及6个主要的化学过程——烯烃甲基化、烯烃裂解、氢转移、环化、芳烃甲基化和芳烃脱烷基化。系统了解该反应机理为精准设计催化剂的晶体形貌、尺寸和孔道结构、调控酸性位点的分布等提供理论依据,为这种复杂反应催化剂构效关系的建立奠定基础,这对煤化工发展的产业化进程具有重要意义。     

铜基硫族化合物电催化二氧化碳还原制甲酸盐的研究进展

因电催化二氧化碳还原反应（CO₂ reduction reaction,CO₂RR）助于降低大气二氧化碳浓度缓解环境问题,还可以生产高附加值化学品,引起了广泛关注。甲酸盐作为二氧化碳电还原的重要产物之一,在化工、燃料电池等领域广泛应用。铜基硫族化合物（Cu_xS）由于价格便宜、催化性能优异等优点有着广阔的应用前景,基于此研究者们在纳米结构调控、电解液优化和反应气组分控制等方面展开了大量研究以提升其在电催化CO₂RR中的催化活性和甲酸盐产物选择性。主要从催化剂结构设计、催化影响要素、催化反应机理等多角度综述了近期Cu_xS在电催化CO₂RR领域的研究进展,提出了Cu_xS在CO₂RR领域中主要面临的挑战;展望了Cu_xS族催化剂作为高活性、高稳定性二氧化碳电还原催化剂的发展前景。     

电催化还原二氧化碳制甲醇的实验研究

通过溶液浸泡法制取了氧化亚铜薄膜电极,通过电沉积法制备了氧化锌薄膜催化剂,利用电催化还原二氧化碳制甲醇。从催化性能、电解能力等方面进行了研究,得到了电催化制甲醇的优化方法。