我國科學家在二氧化碳電催化還原制乙烯和乙醇方面取得突破

姜春艷 翟媛媛

CO2活化和可控C-C偶聯合成兩個或多個碳原子（C2+）化合物（如乙烯和乙醇）是化學領域極具挑戰性的科學難題。相對熱催化，電催化經過不同的C-C偶聯機理實現CO2的還原偶聯，能更好地調控C-C偶聯過程。因此，創制高效催化劑，實現高電流密度、高C2+選擇性、高穩定性的“三高”性能，是推進電催化還原CO2走向實際應用的關鍵。

我國科學家最近在CO2電催化還原制乙烯和乙醇方面取得突破。針對CO2電催化還原中高C2+產物法拉第效率（實際生成物與理論生成物比值）的催化劑常常活性低的難題，我國科學家提出適當提高催化劑水活化能力對提高CO2還原活性具有重要作用，發展出氫助C-C偶聯新策略，在氟修飾的銅（F-Cu）催化劑上實現了CO2電催化還原制乙烯和乙醇性能的突破。在具有氣體擴散電極的流動電解池中，電流密度可達1.6 A/cm2，C2+產物（主要為乙烯和乙醇）的法拉第效率為80%，C2+產物生成速率可達4 013 μmol/（h·cm2），而且乙烯和乙醇的選擇性可達80%，單程收率可達15%，超出傳統高溫、高壓條件下CO2加氫催化劑的性能，表現出實際應用潛力。

2020年4月20日，相關成果發表在《自然·催化》上。