J MATER CHEM A綜述：鈷基催化劑二氧化碳光/電還原

不可再生化學燃料的大量消耗，不僅加劇了能源危機，而且伴隨而來的溫室氣體二氧化碳的大量釋放也加重了全球氣候變暖。利用價格低廉地球儲量豐富的元素材料作催化劑/助催化劑來催化還原二氧化碳，將其增值為燃料分子或其他化學原料，可以同時解決以上問題。受啟發于植物的光合作用，二氧化碳光還原通常由光催化劑，光敏劑和犧牲劑組成，該系統在光照條件下與二氧化碳發生反應，主要包括太陽光吸收，電荷轉移和二氧化碳還原過程。二氧化碳電還原是通過外加電壓在溶液內實現的。二氧化碳光還原主要的問題是光生電子空穴對的快速復合，而二氧化碳電還原需要克服的是高過電勢和低法拉第效率。

對于二氧化碳催化還原反應，最重要的是催化劑的選擇：它既可以降低還原反應的能壘又可以加快反應的進程。在二氧化碳還原領域，過渡金屬催化劑，尤其非貴金屬，由于其極高的催化活性、產物選擇性和催化劑穩定性一直備受人們的喜愛。鈷基催化劑在眾多的催化劑中脫穎而出，它具有適中的二氧化碳吸附強度，多價態（Co⁰，Co^I，Co^II，Co^III和Co^IV，二氧化碳還原反應中主要涉及Co^II和Co^I兩個價態），高配位數，不飽和d電子軌道和合金特性。鈷基催化劑的主要產物為一氧化碳和甲酸/甲酸鹽。鈷基催化劑可以分為金屬，無機金屬氧化物和金屬有機復合物。鈷基金屬催化劑的催化性能依賴于其顆粒尺寸，化學成分，形貌以及其與反應物/支撐物/溶劑的相互作用；厚度，晶面，缺陷和襯底等會影響無機鈷基金屬氧化物的催化性能；以上二者的結合，部分氧化的金屬薄層在相同情況下表現出更好的催化性能。鈷基金屬有機復合物因其可通過結構調節比如配體調制實現可調的反應勢壘和高產物選擇性展現出極好的催化特性。

鈷基催化劑的催化性能可以通過二氧化碳吸附、激活、轉化、產物選擇性和催化劑穩定性等五個方面進一步得到提升，比如調制（尺寸，組成成分，結構等），摻雜，改變合成方法，助催化劑輔助等等。本綜述對指引鈷基催化劑二氧化碳催化還原的研究具有重要的意義。

論文相關信息如下：

期刊：Journal of Materials Chemistry A

鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/TA/C9TA03892B#!divAbstract

日期：2019.07.15

作者名單：

Caihong Li, Xin Tong, Peng Yu, Wen Du, Jiang Wu,* Heng Rao* and Zhiming M. Wang*

本文由電子科技大學王志明教授課題組供稿。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱: tougao@cailiaoren.com。

投稿以及內容合作可加編輯微信：cailiaorenVIP。