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中國研究團(tuán)隊研究出用于CO2電催化轉(zhuǎn)化的離子液體基電解質(zhì)

ExMh_zhishexues ? 來源:知社學(xué)術(shù)圈 ? 作者:知社學(xué)術(shù)圈 ? 2021-04-07 15:10 ? 次閱讀

近日,中國科學(xué)院化學(xué)研究所韓布興院士團(tuán)隊在《國家科學(xué)評論》(National Science Review, NSR)發(fā)表綜述文章,系統(tǒng)總結(jié)了近年來關(guān)于“離子液體基電解質(zhì)用于電催化 CO2轉(zhuǎn)化制備高附加值化學(xué)品”的主要研究進(jìn)展。文章第一作者為在讀博士生譚醒醒,通訊作者為韓布興院士和孫曉甫研究員。

CO2是主要的溫室氣體之一,也是豐富、無毒、可再生的C1資源。CO2的電化學(xué)轉(zhuǎn)化有助于降低大氣中CO2濃度,同時還可以將其轉(zhuǎn)化為CO、烷烴、烯烴、醇類、酯類等高附加值碳基燃料和化學(xué)品。

電解質(zhì)是電催化體系的重要組成部分,與電極表面、反應(yīng)物、反應(yīng)中間體均發(fā)生相互作用,并在電荷傳輸中起關(guān)鍵作用。離子液體是由陽離子和陰離子組成的、在室溫或接近室溫下(低于100 ℃)呈液態(tài)的有機(jī)鹽。作為一種新型的綠色、化學(xué)可定制溶劑,離子液體具有獨特的結(jié)構(gòu)特征和物理特性(如CO2溶解度高、離子電導(dǎo)率大、電化學(xué)窗口寬等),有望作為電解質(zhì)用于CO2電化學(xué)轉(zhuǎn)化體系,促進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展。

在這篇綜述文章中,作者圍繞CO2電化學(xué)轉(zhuǎn)化的兩條重要途徑——CO2直接電還原(CO2ER)、CO2作為C1合成子參與的有機(jī)電催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)(CO2EOT)——總結(jié)了離子液體基電解質(zhì)中CO2參與C-X鍵(C-H、C-C、C-O、C-N鍵)構(gòu)筑,并制備得到CO、甲烷、甲醇、羧酸、有機(jī)碳酸酯、惡唑烷酮衍生物等化學(xué)品的相關(guān)進(jìn)展(見下圖)。

通過C-X鍵的構(gòu)筑將CO2轉(zhuǎn)化為重要化學(xué)品

文章重點關(guān)注了電催化劑、離子液體組分、反應(yīng)器結(jié)構(gòu),以及反應(yīng)條件對CO2電催化反應(yīng)活性、選擇性的影響。

此外,文章還闡述了離子液體提升CO2電催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的機(jī)制,為后續(xù)設(shè)計新型、功能化的離子液體基電解質(zhì)以實現(xiàn)高效電催化轉(zhuǎn)化CO2提供了指導(dǎo)。

文章最后,作者進(jìn)一步分析了離子液體基電解質(zhì)體系中電催化CO2的瓶頸及相應(yīng)解決方案,特別是在制備多碳產(chǎn)物及產(chǎn)物選擇性方面;并展望了CO2電化學(xué)固定領(lǐng)域的廣闊前景。
編輯:lyn

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原文標(biāo)題:韓布興團(tuán)隊NSR綜述:用于CO2電催化轉(zhuǎn)化的離子液體基電解質(zhì)

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