该工作系统总结了近些年来Cu基双金属电催化剂用于CO2还原的研究进展。题目：Bimetallic Cu-Based Electrocatalysts for CO2 Reduction
由于化石燃料的大量消耗，近些年来大气中二氧化碳浓度不断增加。由此带来的一系列严重挑战，如能源危机、气候变化和海洋酸化等，正在危害着人们所依赖的环境。在这样的背景下，全球科学家正在不断地努力探索减少二氧化碳排放以及解决能源危机的方法。电催化CO2还原技术在众多CO2转换技术中脱颖而出，其既改善CO2浓度又可以将CO2转化为能源和化工原料的方式，正在受到越来越多科学家的关注。然而受限于CO2在水电解质中的低溶解度、不可避免的析氢竞争反应和缓慢的反应动力学等因素，电催化CO2还原技术在工业化道路上仍受到很大阻碍。因此，探索具有高电流密度和产物选择性的高效催化剂已引起学术界和工业界的广泛关注。 （1）按照双金属中异质金属元素的不同，系统总结了近些年来Cu基双金属催化剂的研究进展。Sn、Ag、Au、Pd和In等金属作为Cu双金属催化剂中最常引入的元素，其每种金属在催化剂中的作用各不相同。根据双金属催化剂中杂原子的类型，我们将Cu基双金属催化剂划分为不同的章节，并且详细讨论了不同金属与铜之间的结合，以调节电催化CO2还原的活性和选择性。在每一章节内，根据主要产物的不同，详细介绍提高相应产物的方法。（2）从实验和理论的角度理解Cu基双金属催化剂在催化CO2还原过程中的本质，为设计高效电催化CO2还原催化剂提供指导。从原子和分子的角度，采用实验结合理论计算，深入探讨了Cu基双金属催化剂中异质金属在Cu基双金属催化剂中的作用，本文详细介绍了组份效应和形貌调控两种调节电催化CO2还原选择性和活性的方法，为设计新型高效Cu基双金属电催化剂提供指导。Cu作为CO2电催化还原唯一可以得到多碳产物的催化剂，其反应路径以及机理十分复杂。微量的异质金属引入都可以显著地影响Cu基双金属催化剂的活性和选择性。我们在整理相关研究论文的过程中发现，有时相同的金属引入到Cu催化剂中，仅仅是因为不同的引入方法，可能得到完全不同的选择性。因此对于Cu基双金属催化剂的理解和活性位点的识别十分重要。当前，对于电催化CO2还原最多只能得到C3或者C4的产物，而且其效率十分低下。设计双金属催化剂甚至三元金属催化剂并且调控各个金属的活性位点，是得到高选择性的多碳产物的有效途径。在CO2还原到多碳产物这一步骤复杂的过程中，采取多元金属体系中的金属活性位点依次完成各个步骤的反应的策略，从而构成一个串联催化过程以得到具有高附加值的产物显得尤为可行。但设计得到这种多元催化剂需要从原子或者分子层次去精确控制各个金属原子的位点，这对于当前的技术来说还显得十分困难，因此需要更多的研究者深入研究。范科，大连理工大学精细化工国家重点实验室，副教授。长期从事纳米材料和（光）电催化能源转换研究，已在Nature Communications、Angewandte Chemie和ACS Nano等期刊上发表SCI论文70余篇，ESI高被引5篇，并是Nature Communications、Angewandte Chemie、Advanced Materials和Chinese Journal of Catalysis等30多种期刊独立审稿人。获湖北省优秀博士论文奖，入选湖北省楚天学子和大连市高层次人才青年才俊人才层次。主持和参与国家自然科学基金和省部级基金项目多项。
Yufei Jia, Fei Li, Ke Fan*, and Licheng Sun. Bimetallic Cu-Based Electrocatalysts for CO2 Reduction[J]. Advanced Powder Materials.DOI: 10.1016/j.apmate.2021.10.003https://pan.baidu.com/s/1qxwr1pPgcHUGEBcjTIbnEg
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