中国科学技术大学 信用:CC0公共领域 二氧化碳(CO2)电化学转化为燃料和增值原料，理想情况下，如果由可再生电力提供动力，将提供一条减少温室气体排放并同时关闭碳循环的途径
目前，合理设计和可控合成更高效的催化剂，结合对催化机理的了解，以实现CO2电还原技术的工业应用已成为研究的重点和难点
最近，一个由教授领导的团队
俞树鸿教授
中国科学院中国科学技术大学的高敏瑞开发了一种微波加热策略，用于合成过渡金属硫属化物纳米结构，该纳米结构可高效催化CO2电还原为一氧化碳
这些结果发表在Angewandte Chemie和美国化学学会杂志上
将CO2转化为有用燃料的一个相当大的挑战来自于将CO2活化成CO2或其它中间体，这通常需要贵金属催化剂、高超电势和/或电解质添加剂(例如
g
离子液体)
在这项研究中，研究人员报道了一种合成过渡金属硫属化物纳米结构的微波加热策略，该纳米结构有效地催化CO2电还原为一氧化碳
他们实现了创纪录的212毫安厘米-2的二氧化碳转化为一氧化碳的电流，选择性约为95
5%和-1的潜力
通过使用硫化镉纳米针阵列作为电催化剂，在流动池配置中对可逆氢电极
实验和计算研究表明，具有明显邻近效应的高曲率硫化镉纳米结构催化剂能增强电场，使碱金属阳离子集中，从而提高CO2电还原效率
除了利用纳米多针尖的“近邻效应”来实现目标离子的富集之外
高民瑞团队和俞树鸿院士团队进一步提出利用纳米腔的“受限区域效应”来丰富反应介质，实现从CO2到多碳燃料的高效转化
该结果为新型CO2还原反应(CO2RR)催化剂设计提供了一种简单的约束途径
发现原位生成的碳中间体在氧化亚铜腔内的空间限制足以防止CO2RR下的铜离子还原并稳定铜的氧化态
实验表明，设计的多腔氧化亚铜产生的C2+化合物的法拉第效率超过75%，C2+部分电流密度为267±13毫安厘米-2
此处展示的催化剂所产生的如此显著的C2+产量暗示了一种材料结构化方式，以提高由可再生能源提供动力的增值碳基燃料的CO2RR活性和选择性
研究表明，CO2电还原反应中催化剂纳米结构的设计对催化性能有重要影响
纳米级的“富集效应”可以有效增强关键中间体的吸附，从而促进反应的高效运行
这一新的设计理念为今后相关电催化剂的设计和高附加值碳基燃料的合成提供了新的思路
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