孟怡辰，况思宇，刘海，范群，马新宾，张生

天津大学化工学院，绿色合成与转化教育部重点实验室，天津 300072

1 引言

化石能源的消耗导致了大气中CO2浓度的逐年增加，引发了全球气候变暖、海平面上升等一系列严重问题。因此，如何将风能、太阳能和地热能等可再生能源转化为方便储存、运输和使用的形式，以及如何通过利用可再生能源来降低CO2浓度，实现绿色发展，是迫切需要解决的问题1-3。将CO2转化为含碳燃料和化工产品是实现可持续发展的重要途径，是一项可以实现环境友好与工业生产双赢的方案。利用可再生能源(如风能、太阳能等)将CO2转化为高附加值的化学物质和燃料(CO、CH4、C2H4、CH3OH、HCOOH等)，因其理念的重要性和技术的可行性而受到广泛关注4-8。在各类方法中，电化学还原CO2由于其环境友好、操作方便，以及可通过改变施加电位来调节反应产物选择性等优点，成为了降低大气中碳含量、缓解能源危机、以及改善环境的有效途径9-13。

Hori等人14根据CO2还原产物将金属催化剂分为四类：1. 主产物是CO：Au，Ag，Pd，Ga，Zn。2. 主产物是HCOO-：Bi，Pb，Sn，Cd，Hg，In，Tl。3. 可以产生＞ 2e-还原产物：Cu和Cu合金。4.主产物为H2，对CO2还原反应不活跃：Ni，Ti，Pt，Fe。其中，金属铜可以将CO2还原为CO、HCOOH、CH4、C2H4、C2H5OH等多种产物，是唯一能产生＞2e-还原产物的金属。此外，由于它对CO中间体的吸附较强，从而有利于实现C－C偶合，促进C2+产物(即还原产物所含碳原子数≥ 2)的生成。与C1产物(CO、CH4、HCOO-、CH3OH)相比，C2+产物(C2H4、C2H5OH、CH3COO-、n-C3H7OH等)具有更高的能量密度和更高的经济价值，可作为合成长链烃类燃料和氧化物的原料，因此有着很大的工业需求量15。……