长沙理工大学学报(自然科学版)
碳基金属单原子材料电催化二氧化碳还原
作者:
作者单位:

(中南大学 物理与电子学院,湖南 长沙 410012)

作者简介:

通讯作者:

刘敏(1982―)(ORCID:0000-0002-9007-4817),男,教授,主要从事电催化二氧化碳还原方面的研究。 E-mail:minliu@csu.edu.cn

中图分类号:

O643.3

基金项目:

湖南省自然科学基金资助项目(2020JJ2041、2020JJ5691);国家自然科学基金资助项目(21872174、22002189、U1932148);中南大学交叉项目(2023QYJC012);中南大学创新驱动项目(2023CXQD042)


Single-atom metal catalysts on the carbon-based materials forelectrocatalytic CO2 reduction
Author:
Affiliation:

(School of Physics and Electronics, Central South University, Changsha 410012, China)

Fund Project:

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    摘要:

    利用可再生能源电催化二氧化碳(CO2)还原成燃料或化学品是实现人工碳循环的理想手段。然而,催化剂的活性、选择性和稳定性限制了电催化CO2还原反应的应用。碳基金属单原子材料(single-atom metal catalysts on the carbon-based materials, M-SACs@C)具有高活性、高选择性和高金属原子利用率,被认为是一种理想的电催化CO2还原催化剂,因此吸引了研究者的广泛关注。M-SACs@C能将CO2还原成一氧化碳、甲酸、甲烷、甲醇、乙烯、乙醇等。本文从CO2还原产物种类的角度出发,对M-SACs@C在CO2还原反应中的应用进行了概括。我们重点关注了碳基金属单原子的位点构型和活性来源。此外,本文也对M-SACs@C上CO2还原反应的机制进行了分析与展望。可控合成结构均一且负载量高的M-SACs@C、明确CO2还原反应机制、增强活性位点的稳定性是M-SACs@C走向产业化的必经之路。

    Abstract:

    The electrocatalytic reduction of carbon dioxide (CO2) into fuels or chemicals using renewable energy sources is an ideal means of achieving an artificial carbon cycle. However, the activity, selectivity and stability of catalysts limit the application of electrocatalytic CO2 reduction reactions. Single-atom metal catalysts on the carbon-based materials (M-SACs@C) have attracted extensive attention of researchers due to their high activity, high selectivity and high metal atom utilization, which are ideal catalysts for electrocatalytic CO2 reduction. M-SACs@C can convert CO2 into carbon monoxide, formic acid, methane, methanol, ethanol, etc. This review provides an overview of the application of M-SACs@C in CO2 reduction reactions from the perspective of CO2 reduction product species. We focused on the single-atom site configuration and the source of activity. In addition, the mechanisms of M-SACs@C in CO2 reduction reactions are also analyzed and prospected in this review. The controlled synthesis of homogeneous and highly loaded M-SACs@C, clarification of the mechanism of CO2 reduction reaction and enhancement of the stability of the active site are the necessary paths for the industrialization of M-SACs@C.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

刘康,傅俊伟,李红梅,等.碳基金属单原子材料电催化二氧化碳还原[J].长沙理工大学学报(自然科学版),2023,20(3):1-13.
LIU Kang, FU Junwei, LI Hongmei, et al. Single-atom metal catalysts on the carbon-based materials forelectrocatalytic CO2 reduction[J]. Journal of Changsha University of Science & Technology (Natural Science),2023,20(3):1-13.

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  • 收稿日期:2022-09-27
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  • 在线发布日期: 2023-07-04
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