為二氧化碳電化學還原反應“提速”的關鍵

　　日前，天津大學新能源化工實驗室與丹麥技術大學物理系合作，在二氧化碳資源化利用領域取得突破，揭示了二氧化碳電化學還原反應的控速步驟，在該研究方向提出了全新的機理認識，相關成果發表于《自然-通訊》。

　　大氣中二氧化碳等溫室氣體含量的逐年增加造成愈發嚴重的全球氣候變暖。利用太陽能等可再生能源產生的電能高效將二氧化碳轉化為化學品是其資源化利用的重要方向。研究表明，二氧化碳電化學還原制一氧化碳和甲酸鹽的選擇性可以接近100%，具有工業化生產潛力，是緩解溫室效應和實現綠色碳循環的有效技術路徑。

　　明確催化反應的控速步驟是設計高性能催化劑和反應系統的關鍵。該組研究者提出了一種有效解析二氧化碳電化學還原制一氧化碳和甲酸鹽反應控速步驟的方法。團隊基于Butler-Volmer原理，推導出了不同潛在控速步驟條件下的反應速率表達式，通過結合反應動力學解析，明確兩電子轉移二氧化碳電化學還原反應控速步驟為二氧化碳吸附過程。這一研究結果表明了提高反應效率的關鍵在于增強二氧化碳的吸附。

　　本研究工作的主要完成者之一、博士研究生鄧萬玉表示：“該成果不僅可以為減少碳排放、緩解溫室效應的電催化技術提供對反應機理的新認識，還能有利于我國搶占二氧化碳利用技術的國際制高點，具有重要的戰略意義。”