咪唑鎓盐基材料电催化二氧化碳还原研究进展（英文）

摘要

随着化石能源的使用日益增加，大气中CO₂的浓度不断上升，给环境带来了挑战。通过催化将CO₂转化为高附加值化学品为解决这些问题提供了一个机会，并为燃料合成开辟了一条新的途径，最终有助于减少CO₂排放并实现碳中和。在众多的方法中，利用可再生清洁能源进行CO₂电还原反应（CO₂RR）以其反应条件温和、反应进度可控、环境友好以及可以产生大量的附加值产品而受到重视。在此背景下，咪唑鎓基材料及其衍生物已成为CO₂RR的有潜力的候选材料。这些材料对CO₂有很强的亲和力，并且在CO₂RR系统中作为电解质和电催化剂都有应用。所以它们的主要优点之一是能够在催化体系中富集CO₂，有效地抑制析氢副反应（HER），并提高CO₂RR产物的选择性。了解电催化条件下咪唑鎓基离子液体（Im-ILs）与CO₂分子之间的相互作用机制对于从分子角度深入了解为什么添加Im-ILs可以改善CO₂RR性能至关重要。此外在非均相电催化剂中，Im-ILs作为表面修饰基团和捕集剂，可以显著改变催化剂的表面环境和疏水性，从而促进CO₂RR。值得注意的是，Lehn型和金属卟啉分子催化剂中的咪唑鎓基团已被发现对这些催化剂在CO₂RR中的性能有影响。N-杂环卡宾（NHC）基电催化剂作为咪唑鎓与CO₂相互作用的活性形式之一，表现出优异的CO₂RR性能。将NHC基电催化剂引入多孔多相催化剂和分子催化剂中，可以稳定金属纳米颗粒，提高捕获CO₂的能力，从而提高CO₂RR活性。总之，在CO₂RR中使用咪唑鎓基材料对于推进CO₂转化，实现可持续、有效合成高附加值化学品具有巨大的前景。

关键词

CO₂电还原 / 离子液体 / 咪唑鎓盐 / 氮杂环卡宾 / 金属纳米颗粒