我国科研团队揭示了为二氧化碳电化学还原反应“提速”的关键

科技日报记者 陈曦

日前，天津大学新能源化工实验室与丹麦技术大学物理系合作，在二氧化碳资源化利用领域取得突破，揭示了二氧化碳电化学还原反应的控速步骤，在该研究方向提出了全新的机理认识，相关成果发表于《自然-通讯》。

图片说明：两电子转移二氧化碳电化学还原反应控速步骤为二氧化碳吸附过程

大气中二氧化碳等温室气体含量的逐年增加造成愈发严重的全球气候变暖。利用太阳能等可再生能源产生的电能高效将二氧化碳转化为化学品是其资源化利用的重要方向。研究表明，二氧化碳电化学还原制一氧化碳和甲酸盐的选择性可以接近100%，具有工业化生产潜力，是缓解温室效应和实现绿色碳循环的有效技术路径。

明确催化反应的控速步骤是设计高性能催化剂和反应系统的关键。该组研究者提出了一种有效解析二氧化碳电化学还原制一氧化碳和甲酸盐反应控速步骤的方法。团队基于Butler-Volmer原理，推导出了不同潜在控速步骤条件下的反应速率表达式，通过结合反应动力学解析，明确两电子转移二氧化碳电化学还原反应控速步骤为二氧化碳吸附过程。这一研究结果表明了提高反应效率的关键在于增强二氧化碳的吸附。

本研究工作的主要完成者之一、博士研究生邓万玉表示：“该成果不仅可以为减少碳排放、缓解温室效应的电催化技术提供对反应机理的新认识，还能有利于我国抢占二氧化碳利用技术的国际制高点，具有重要的战略意义。”

（受访者供图）

责任编辑: 陈耕