我国科学家在二氧化碳电催化还原制乙烯和乙醇方面取得突破

姜春艳 翟媛媛

CO2活化和可控C-C偶聯合成两个或多个碳原子（C2+）化合物（如乙烯和乙醇）是化学领域极具挑战性的科学难题。相对热催化，电催化经过不同的C-C偶联机理实现CO2的还原偶联，能更好地调控C-C偶联过程。因此，创制高效催化剂，实现高电流密度、高C2+选择性、高稳定性的“三高”性能，是推进电催化还原CO2走向实际应用的关键。

我国科学家最近在CO2电催化还原制乙烯和乙醇方面取得突破。针对CO2电催化还原中高C2+产物法拉第效率（实际生成物与理论生成物比值）的催化剂常常活性低的难题，我国科学家提出适当提高催化剂水活化能力对提高CO2还原活性具有重要作用，发展出氢助C-C偶联新策略，在氟修饰的铜（F-Cu）催化剂上实现了CO2电催化还原制乙烯和乙醇性能的突破。在具有气体扩散电极的流动电解池中，电流密度可达1.6 A/cm2，C2+产物（主要为乙烯和乙醇）的法拉第效率为80%，C2+产物生成速率可达4 013 μmol/（h·cm2），而且乙烯和乙醇的选择性可达80%，单程收率可达15%，超出传统高温、高压条件下CO2加氢催化剂的性能，表现出实际应用潜力。

2020年4月20日，相关成果发表在《自然·催化》上。