铜离子价态对铜基催化剂光/电催化CO_(2)还原性能影响的研究进展

摘要

在双碳目标下,实现CO_(2)光/电催化还原是缓解温室效应和提高碳资源利用率的一种前瞻性策略。然而,由于涉及多质子耦合的电子转移、碳碳偶联和氢化等过程,提高CO_(2)还原反应的转化产率和对单一产物的选择性仍然面临着重大的挑战。由于Cu与CO具有良好的结合能,因此铜基催化剂在提升CO_(2)的还原效率方面极具应用前景。本文以纳米级铜基催化剂为切入点,讨论不同价态的铜离子作光/电催化剂时,催化剂形貌、元素掺杂、与其他材料复合对CO_(2)还原过程的影响,着重论述目前研究中不同形貌、掺杂元素和复合催化剂在反应过程中对含Cu^(2+),Cu^(+),Cu^(0)三种铜离子的催化作用,以及对还原产物的选择性和相应的法拉第效率的影响,最后对铜基催化剂未来的研究重点提出一些建议,包括Cu离子价态对生成多碳产物的机理分析、高效且有单一选择性的催化剂制备、采用先进技术进行产物种类调控。