CO2电还原用氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂

摘要

温和条件下将CO2电催化还原(CO2RR)为高能量密度燃料和高附加值碳产品是降低大气中CO2浓度、储存间歇性可再生能源、实现碳中和的重要途径之一.设计和开发对电催化CO2RR兼具高活性、高选择性、高稳定性、且对析氢反应(HER)具有显著抑制作用的高性能廉价催化剂是CO2RR研究的关键.单原子催化剂(SACs)由于其独特的电子结构和几何结构对许多重要化学反应(如CO氧化反应、加氢反应、析氧反应、氧还原反应、析氢反应等)显示出优异的催化活性而广受关注.近年来,N掺杂多孔碳载体过渡金属单原子催化材料(M-N-C)显示出对电化学二氧化碳还原的广阔前景、并有望成为在水相电解质中还原CO2的贵金属(Au,Ag)催化剂的替代品.本文从单原子催化材料M-N-C的制备、影响电催化性能的因素及MNx活性基团三个方向介绍了单原子催化剂M-N-C电催化CO2RR的研究现状和进展.最后,就目前该方向研究中尚待解决的问题进行了总结、并对下一步的研究进行了展望.