刘忠范

(北京大学化学与分子工程学院，北京大学纳米化学研究中心，北京100871)

杂化二维超薄结构实现低能垒的二氧化碳电催化还原

刘忠范

(北京大学化学与分子工程学院，北京大学纳米化学研究中心，北京100871)

煤、石油、天然气等化石燃料的日益枯竭及其燃烧产物CO2所引起的温室效应是影响人类可持续发展的两个重大问题1,2。如何有效控制大气中CO2的含量，引起了环境、材料、化学等多学科科学家的极大兴趣。虽然降低CO2的方法有很多种，如地质埋藏和化工利用等，但是这些方法往往需要消耗额外的巨大能量。因此，开发低能耗的CO2转化和利用技术，对保护环境和推动社会与经济的可持续发展具有巨大而深远的战略意义。二氧化碳的实际应用包括三个大过程，即二氧化碳的富集、催化转化和还原产物的分离3。(1)二氧化碳的富集是整个应用的先决条件，但是目前从大气中捕获洁净的二氧化碳还存在着很多问题，很难通过廉价方便的方式富集洁净的二氧化碳。(2)富集后的二氧化碳的催化转化就是把二氧化碳转化为有用的化学品。有多种转化途径，包括光催化、电催化、光电催化和加氢气整合等方式来还原二氧化碳，不同的还原转化方案会产生不同的产物，比如甲烷、甲酸、甲醛、甲醇等工业原料。现有的方案中有些需要采用昂贵的贵金属催化剂，转化效率的提高也一直是科学家们努力的目标。(3)催化转化的产物通常也是混合物，后续分离也有很多困难和能耗。……