咪唑鎓鹽基材料電催化二氧化碳還原研究進展

摘要：隨著化石能源的使用日益增加，大氣中CO2的濃度不斷上升，給環境帶來了挑戰。通過催化將CO2轉化為高附加值化學品為解決這些問題提供了一個機會，并為燃料合成開辟了一條新的途徑，最終有助于減少CO2排放并實現碳中和。在眾多的方法中，利用可再生清潔能源進行CO2電還原反應（CO2RR）以其反應條件溫和、反應進度可控、環境友好以及可以產生大量的附加值產品而受到重視。在此背景下，咪唑鎓基材料及其衍生物已成為CO2RR的有潛力的候選材料。這些材料對CO2有很強的親和力，并且在CO2RR系統中作為電解質和電催化劑都有應用。所以它們的主要優點之一是能夠在催化體系中富集CO2，有效地抑制析氫副反應（HER），并提高CO2RR產物的選擇性。了解電催化條件下咪唑鎓基離子液體（Im-ILs）與CO2分子之間的相互作用機制對于從分子角度深入了解為什么添加Im-ILs可以改善CO2RR性能至關重要。此外在非均相電催化劑中，Im-ILs作為表面修飾基團和捕集劑，可以顯著改變催化劑的表面環境和疏水性，從而促進CO2RR。值得注意的是，Lehn型和金屬卟啉分子催化劑中的咪唑鎓基團已被發現對這些催化劑在CO2RR中的性能有影響。N-雜環卡賓（NHC）基電催化劑作為咪唑鎓與CO2相互作用的活性形式之一，表現出優異的CO2RR性能。將NHC基電催化劑引入多孔多相催化劑和分子催化劑中，可以穩定金屬納米顆粒，提高捕獲CO2的能力，從而提高CO2RR活性。總之，在CO2RR中使用咪唑鎓基材料對于推進CO2轉化，實現可持續、有效合成高附加值化學品具有巨大的前景。

關鍵詞：CO2電還原；離子液體；咪唑鎓鹽；氮雜環卡賓；金屬納米顆粒

中圖分類號：O646