Synergistic carbon and hydrogen reactions in the electrochemical reduction of CO2 to liquid fuels
Synergistic carbon and hydrogen reactions in the electrochemical reduction of CO2 to liquid fuels
复制标题
CO2 电化学还原为液体燃料时的协同碳氢反应
DOI：
10.1039/d1ta00758k
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发表时间：
2021-03
影响因子：
11.9
通讯作者：
Hui Pan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jinxian Feng;Jun Ni;Hui Pan
电化学还原反应在水溶液中将CO2转化为液体燃料（e-CO2 RR-lf）是将温室气体转化为易于储存的燃料的有前途的方法之一。不幸的是，用于e-CO2 RR-lf的电催化剂不能满足工业要求，因为它们在动力学上缓慢并且在选择性上差。为了确保e-CO2 RR-lf在电催化剂上的活性和选择性，e-CO2 RR-lf中的碳反应（CO2到碳中间体，然后到有机液体燃料）和氢反应（碳中间体的氢化）应该是快速的，并且以高选择性产生用于碱性反应的特定中间体。因此，合理设计电催化剂的组成和结构是提高e-CO2 RR-lf体系中这两个反应催化性能的关键。在这篇综述中，我们全面讨论了设计电催化剂，以促进氢和碳反应的策略。最后提出了控制电催化剂的组成和结构以加快反应速率和氢碳反应的选择性，提高e-CO_2 RR-lf反应速率和选择性的建议。我们期望通过促进氢和碳反应来促进e-CO2 RR-lf的概念可以在不久的将来指导高性能电催化剂的设计和制造。
The electrochemical reduction reaction for the conversion of CO2 to liquid fuels in aqueous conditions (e-CO2RR-lf) is one of the promising methods for converting the greenhouse gas into easy-storage fuels. Unfortunately, electrocatalysts for e-CO2RR-lf cannot satisfy the industrial requirements because they are sluggish in kinetics and poor in selectivity. To ensure the activity and selectivity of e-CO2RR-lf on electrocatalysts, the carbon reaction (CO2 to carbon intermediates and then to organic liquid fuels) and hydrogen reaction (hydrogenation of the carbon intermediates) in e-CO2RR-lf should be fast and generate specific intermediates for basic reactions with high selectivity. Therefore, the rational design of the composition and structure of electrocatalysts is critical to improving the catalytic performance of these two reactions in e-CO2RR-lf. In this review, we comprehensively discuss the strategies for designing electrocatalysts to enhance the hydrogen and carbon reactions. Suggestions to control the composition and structure of electrocatalysts that can accelerate the reaction rate and the selectivity of hydrogen and carbon reactions, and improve the rate and selectivity of e-CO2RR-lf are given at the end. We expect that the concepts of promoting e-CO2RR-lf by enhancing the hydrogen and carbon reactions can guide the design and fabrication of electrocatalysts with high performance in the near future.
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