张瑞宸+章志成+韦姝平+阮晓旭+郭子忱

【摘 要】本文主要对电催化还原二氧化碳的研究现状进行综述，介绍了以金属（Cu， Au， Ag等）、碳材料（CNS， CNF， 石墨烯）、复合材料、MOF材料等为催化剂还原CO2的优缺点和改进方法，最后围绕提高反应活性和产物选择性的核心问题，分析了目前将电催化过程推广到大规模生产应用存在的不足之处，给出了从表面工程、化学修饰、纳米或复合材料的使用还有其他方面这几个角度提高催化剂活性的方法和建议，并对未来的研究前景进行了展望。

【关键词】二氧化碳；电化学还原；催化剂

中图分类号： O643.3 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）23-0049-003

【Abstract】This essay summarizes current advances of electrocatalysts intended for CO2 reduction，such as Cu，Au， Ag，carbon-based materials，composite materials and metal organic framework（MOF）.It analyzes the advantages and limitations of different catalysts and offers feasible methods for improvement，including surface engineering，chemical modification，preparation of nanomaterials or composite materials.

【Key words】Carbon Dioxide；Electrochemical Reduction；Catalyst

1 关于催化材料的综述

1.1 金属催化剂

金属催化剂具有良好的导电性，制备简单且易于实际应用，是目前研究最为深入的二氧化碳电化学还原催化剂。在最近几十年内，铜、钴、锡、金这几种金属都常被用作还原二氧化碳的电极催化剂。从二氧化碳的还原机理看，通常认为C中间体的生成是整个还原反应的决速步骤[1]。金属催化剂的主要功能之一就是使相应的反应中间体能够稳定存在，由此提高反应的能量效率。根据与不同的中间体结合和得到的不同产物，可以把金属电极催化剂分为三大类[2，3]。第一类包括锡、汞、铅、铟等。它们析氢电势高（即需要在更负的电位下才能产生氢气），但二氧化碳吸附能力较弱，因此CO2倾向于结合质子生成HCOO-后就离开电极表面，还原产物为甲酸或甲酸盐；第二类的典型代表是金、银、锌和钯，析氢电势中等，但吸附一氧化碳能力弱，其一旦生成则倾向于直接脱离电极表面，因此可以在酸的基础上进一步把CO2还原为CO；……