中国科学出版社 碳膜电极和无金属碳纳米纤维电极上二氧化碳还原的循环伏安曲线
纯[Emim]BF4电解质中不同电极上CO2还原的绝对电流密度
(c)氯化萘催化剂的电流密度与[Emim]BF4中H2O摩尔分数(%)的关系
纯[Emim]BF4中氯化萘催化剂的计时码表
二氧化碳减排机制的拟议示意图
信用:中国科学出版社 化石燃料作为能源载体和原材料的使用促进了社会的快速发展
然而，化石燃料的过度开采导致了能源危机和不良的环境变化
特别是，大气中二氧化碳浓度的持续增加，目前超过百万分之400，预计到2040年将增加两倍，可能会导致一系列环境问题，如全球变暖、海平面上升和更极端的天气
因此，减少二氧化碳排放和开发丰富的可再生能源是我们社会的迫切需求和挑战
二氧化碳不仅是主要的温室气体之一，也是一种丰富、无毒、不可燃和可再生的C1资源
CO2的电化学转化是将CO2回收为增值产品的一种有吸引力的方式，并且使得以化学形式储存电能成为可能
作为电催化过程中的重要组成部分，电解质与电极表面、反应物和中间体相互作用，在电荷传输中起关键作用
为了促进CO2电化学转化技术的发展，人们探索了不同的电解质
离子液体是由阳离子和阴离子组成的有机盐，熔点低于100℃
其中许多即使在室温下也是液体
离子液体由于其独特的结构特征和物理性质，已被证明是非常有前途的电化学转化CO2的候选电解质
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、高CO2吸收能力、高固有离子电导率和宽电化学电势窗口
在发表于北京《国家科学评论》的最新综述中，中国科学院化学研究所的科学家们展示了在基于离子液体的电解质中将CO2电化学转化为增值化学品的最新进展
合著者谭、孙和韩步星追溯了CO2在离子液体电解质中电化学转化的发展历史；他们还回顾了典型的离子液体系统、电催化剂和用于二氧化碳电化学转化的反应器结构
这些科学家同样概述了用于CO2电化学转化的基于离子液体的电解质的潜在发展方向
典型地，CO2电还原和CO2有机电转化是将CO2转化为增值碳燃料和化学品的两条重要途径
CO2电还原是CO2利用的一个重要途径，其中CO2可以通过碳氢键的构建转化为许多平台化学品，如碳氢化合物、酸和醇
此外，CO2可以作为反应物之一与不同的底物(例如
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烯烃、炔烃、酮、环氧化物、氮丙啶或炔丙胺)通过构建碳-碳、碳-氧或碳-氮键来合成羧酸、环状碳酸酯和恶唑烷酮衍生物
" CO2ER的典型系统包括由质子交换膜分隔的阳极室和阴极室
CO2还原反应和HER都发生在阴极，由催化剂上的电能驱动
CO2EOT通常在未分割的细胞中进行，”他们补充道
电解质承担运输电荷物质的作用
研究表明离子液体可以通过降低CO2中间体的生成能来降低CO2转化的初始障碍
此外，离子液体的存在可以抑制竞争性析氢反应，有利于提高CO2转化的选择性
" 合成气是2004年在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)电解液中电解超临界CO2和水得到的
2011年，在具有银阴极和18摩尔% 1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)溶液电解质的电催化系统中，CO2被还原成具有96%法拉第效率(FE)的一氧化碳，这被标记为用于CO2ER的离子液体电解质发展的重要突破
碳酸二甲酯几乎是二氧化碳当量吨中研究最多的产品，它涉及到离子液体的使用
“通过碳氧键的形成，将二氧化碳电催化固定到环氧化物或醇中生成有机碳酸酯，可以避免使用有毒的光气或一氧化碳，为有机碳酸酯的合成提供了绿色和原子经济的途径，”他们说
“通过设计新型功能性离子液体电解质、开发创新型电催化剂和优化电极/反应器配置，可以进一步提高CO2电化学转化的性能
科学家预测，利用二氧化碳作为C1合成子，通过构建不同种类的碳-氧键，如碳-硅键、C-P键、C-S键，来制备更多样的化学物质，也将具有重要意义
他们补充说:“目前电化学转化二氧化碳的进展应该解决超电势大、电流密度低、产品选择性不令人满意和产量紧迫的问题，特别是对于增值的C2+产品。”
“离子液体被认为为二氧化碳转化技术提供了巨大的潜力
基于离子液体的电解质中CO2的电化学转化有望将CO2固定与可再生电力储存结合起来，提供一条关闭人为碳循环的途径
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