日前，天津大學(xué)新能源化工實(shí)驗(yàn)室與丹麥技術(shù)大學(xué)物理系合作，在二氧化碳資源化利用領(lǐng)域取得突破，揭示了二氧化碳電化學(xué)還原反應(yīng)的控速步驟，在該研究方向提出了全新的機(jī)理認(rèn)識(shí)，相關(guān)成果發(fā)表于《自然-通訊》。

圖片說明：兩電子轉(zhuǎn)移二氧化碳電化學(xué)還原反應(yīng)控速步驟為二氧化碳吸附過程

大氣中二氧化碳等溫室氣體含量的逐年增加造成愈發(fā)嚴(yán)重的全球氣候變暖。利用太陽(yáng)能等可再生能源產(chǎn)生的電能高效將二氧化碳轉(zhuǎn)化為化學(xué)品是其資源化利用的重要方向。研究表明，二氧化碳電化學(xué)還原制一氧化碳和甲酸鹽的選擇性可以接近100%，具有工業(yè)化生產(chǎn)潛力，是緩解溫室效應(yīng)和實(shí)現(xiàn)綠色碳循環(huán)的有效技術(shù)路徑。

明確催化反應(yīng)的控速步驟是設(shè)計(jì)高性能催化劑和反應(yīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵。該組研究者提出了一種有效解析二氧化碳電化學(xué)還原制一氧化碳和甲酸鹽反應(yīng)控速步驟的方法。團(tuán)隊(duì)基于Butler-Volmer原理，推導(dǎo)出了不同潛在控速步驟條件下的反應(yīng)速率表達(dá)式，通過結(jié)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)解析，明確兩電子轉(zhuǎn)移二氧化碳電化學(xué)還原反應(yīng)控速步驟為二氧化碳吸附過程。這一研究結(jié)果表明了提高反應(yīng)效率的關(guān)鍵在于增強(qiáng)二氧化碳的吸附。

本研究工作的主要完成者之一、博士研究生鄧萬(wàn)玉表示：“該成果不僅可以為減少碳排放、緩解溫室效應(yīng)的電催化技術(shù)提供對(duì)反應(yīng)機(jī)理的新認(rèn)識(shí)，還能有利于我國(guó)搶占二氧化碳利用技術(shù)的國(guó)際制高點(diǎn)，具有重要的戰(zhàn)略意義?！?/p>