近日，中國科學(xué)院上海高等研究院魏偉、陳為研究員團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了分步式中空纖維透散電極體系，基于其分級(jí)微納結(jié)構(gòu)的獨(dú)特透散效應(yīng)和氯離子調(diào)控電子結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用，在系列銀、銅中空纖維透散電極上，實(shí)現(xiàn)了高效的C2+產(chǎn)物生成，其C2+產(chǎn)物的分電流密度達(dá)1.8 A cm-2，法拉第效率達(dá)90.5 %。該研究成果以“Highly Efficient Ampere-Level CO2 Reduction to Multicarbon Products via Stepwise Hollow-Fiber Penetration Electrodes”為題在線發(fā)表于重要期刊《應(yīng)用催化B:環(huán)境》（Applied Catalysis B – Environmental, 2023, DOI: 10.1016/j.apcatb.2023.122929）上。論文的第一作者為上海高研院董笑博士，上述研究工作得到了科技部催化科學(xué)重點(diǎn)專項(xiàng)、中國科學(xué)院潔凈能源先導(dǎo)預(yù)研專項(xiàng)等經(jīng)費(fèi)支持，先進(jìn)表征手段得到上海光源BL14W1線站的支持。 

　　 

　　圖1 分步式中空纖維透散電極體系高效電還原CO2示意圖

　　通過CO2電催化還原反應(yīng)將CO2升級(jí)為商品化學(xué)品和燃料已成為減少CO2排放和儲(chǔ)存間歇性可再生能源的一種很有前途的方法，而從CO2直接合成高附加值C2+產(chǎn)品仍面臨著不希望的析氫副反應(yīng)和相對(duì)較低的多碳產(chǎn)物選擇性等問題。使用CO替代CO2作為原料提供了一種解決這些挑戰(zhàn)的方法：因?yàn)镃O被認(rèn)為是CO2電催化還原生成C2+化合物的關(guān)鍵反應(yīng)中間體，并且CO2電還原為CO更為簡便有效，且正在得到商業(yè)化部署；最近對(duì)CO電催化還原反應(yīng)的研究也表明，CO可以高選擇性和高反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化為C2+化合物。因此，通過分步式CO2轉(zhuǎn)化高效獲取C2+產(chǎn)物具有十分重要的意義。

　　研究團(tuán)隊(duì)長期專注于電催化CO2轉(zhuǎn)化利用，開展了一系列基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，在合金、摻氮碳催化劑以及新型中空纖維透散電極電催化CO2高效合成高附加值產(chǎn)物等方面取得了良好進(jìn)展。目前，正在與國家能源集團(tuán)、寶武集團(tuán)等企業(yè)合作進(jìn)行不同規(guī)模技術(shù)驗(yàn)證與工程放大，推動(dòng)CO2電還原相關(guān)研究成果盡快從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用，已形成了一系列具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CO2電還原關(guān)鍵技術(shù)，有望形成具有重要影響力的CO2電還原工程示范。