【2019-2020年整理】二氧化碳的电化学还原
电化学催化还原二氧化碳研究进展
电化学催化还原二氧化碳研究进展一、本文概述随着全球气候变化的日益严重，减少大气中二氧化碳（CO₂）的浓度成为了全球科研和工业界的重要任务。
电化学催化还原二氧化碳（CO₂RR）作为一种有效的技术手段，能够将CO₂转化为高附加值的化学品和燃料，如甲醇、乙醇、甲酸、一氧化碳和氢气等，因此在减少CO₂排放的也为可持续能源和化工产业提供了新的可能。
本文综述了近年来电化学催化还原二氧化碳的研究进展，重点介绍了催化剂的开发、电解槽的设计、反应机理的探究以及在实际应用中的挑战与前景。
在催化剂开发方面，本文概述了各种金属、金属氧化物、金属硫化物以及非金属催化剂的催化性能和应用。
在电解槽设计方面，本文讨论了电解槽的构造、电解质的选择以及电解条件的优化等关键因素。
文章还深入探讨了CO₂RR的反应机理，包括电子转移、中间体的形成和稳定性等，为设计更高效的催化剂提供了理论基础。
本文还分析了电化学催化还原二氧化碳在实际应用中所面临的挑战，如催化剂的活性、选择性、稳定性和成本等问题，并提出了相应的解决方案。
文章展望了电化学催化还原二氧化碳技术的未来发展方向，包括新型催化剂的开发、反应过程的优化以及与其他技术的集成等，以期为实现低碳、环保和可持续的社会发展做出贡献。
二、电化学催化还原二氧化碳的基本原理电化学催化还原二氧化碳（CO₂RR）是一种通过电化学过程将二氧化碳转化为有用化学品或燃料的技术。
其基本原理涉及到电解质的导电性、催化剂的活性和选择性，以及反应过程中涉及的电子转移和质子耦合等步骤。
在电化学反应中，二氧化碳分子接受电子和质子，经过一系列中间反应步骤，最终转化为所需的产物，如一氧化碳、甲烷、乙醇等。
催化剂在CO₂RR中起着至关重要的作用。
合适的催化剂能够降低反应的活化能，提高反应速率，并且对产物的选择性具有决定性的影响。
目前，研究者们广泛探索了包括金属、金属氧化物、金属硫化物等在内的多种催化剂。
其中，金属催化剂因其高活性和可调变性而受到广泛关注。
碱性电化学还原二氧化碳方程式
碱性电化学还原二氧化碳方程式
碱性电化学还原二氧化碳方程式是指用电流将二氧化碳还原成碳氢化合物的反应，其反应方程式为：
CO2 + 2H2O + 2e- → CH3OH + 2OH-
其中，CO2表示二氧化碳，H2O表示水，e-表示电子，
CH3OH表示甲醇，OH-表示氢离子。
碱性电化学还原二氧化碳的反应过程可以分为三个步骤：
第一步：电子转移反应
CO2 + 2H2O + 2e- → CO2- + 2H2O
其中，CO2-表示二氧化碳的碳酸根离子，H2O表示水。
第二步：碱性水解反应
CO2- + 2H2O → HCO3- + OH-
其中，HCO3-表示碳酸根离子，OH-表示氢离子。
第三步：碱性电子还原反应
HCO3- + 2e- → CH3OH + 2OH-
其中，CH3OH表示甲醇，OH-表示氢离子。
以上就是碱性电化学还原二氧化碳的反应方程式及其反应过程。
碱性电化学还原二氧化碳反应是一种可以将二氧化碳转化为有用的碳氢化合物的反应，可以用来生产甲醇等有机物，具有重要的应用价值。
电催化还原二氧化碳的研究进展
浅谈烟草直营连锁店在卷烟品牌培育中的作用作者：卢晓东来源：《全国流通经济》2018年第04期摘要：直营店是中国烟草终端网络的“制高点”、中式卷烟的“栽培室”、零售探索的“试验田”。
烟草行业建设直营终端的最终目是为了提供优秀经验、培育卷烟品牌。
本文以福建烟草商业企业建立的福建海晟连锁直营店作为研究对象，分析其在福建卷烟品牌培育中的作用及存在的不足，提出进一步发挥其作用的有关建议，助力福建烟草实现卷烟品牌发展战略目标。
关键词：直营店；福建烟草；品牌培育中图分类号：F2732；F4268文献识别码：A文章编号：2096-3157（2018）04 -0007-02一、引言卷烟零售终端是烟草行业赖以生存的基础，烟草行业卷烟品牌培育的最终落实在终端，零售终端建设的好坏，直接关系到卷烟商业企业竞争力的提高和卷烟品牌的生死存亡。
因此，烟草商业企业历来重视卷烟零售终端建设，特别是自己所建立的直营连锁店，以福建海晟连锁店为例，因其充分发挥了对福建卷烟品牌培育的导向、标杆、样板、窗口等引领作用，成为了福建卷烟零售的优质终端和品牌培育主阵地，备受广大消费者接受和认可，它是福建卷烟品牌培育最好的基地和土壤。
如何充分发挥其作用是福建烟草商业发展的一个重点课题。
二、福建海晟连锁直营店对福建卷烟品牌培育的作用福建海晟连锁建立于2004年。
建立以后，严格按照烟草行业直营终端要求准确定位市场，在“规模效益”、“规范经营”、“明码标价”、“品牌培育”、“真实信息采集”等方面，着力扮演直营终端角色，较好地发挥了“市场的导向、价格的标杆、规范的样板、形象的窗口”等作用，助力了福建卷烟品牌培育工作。
1市场的导向作用福建海晟连锁直营店是福建烟草商业自主建立的卷烟直营终端，它所代表的是福建烟草商业在卷烟零售中的形象和姿态。
成立以来，福建海晟连锁店以只卖真烟的诚信经营为根本使命，严令拒绝售假，诚信经营，得到消费者特别是高端消费者的充分信任。
同时，在卷烟新品上市后，福建海晟连锁是试销的首批客户，许多工业公司都主动选择海晟连锁作为新品牌的培育平台。
【2019-2020年整理】二氧化碳的电化学还原
2. Se/CdSe-Pt纳米薄膜修饰电极 对CO2的光电催化性
本部分利用电化学方法在铂电极上沉 积了Se/CdSe纳米薄膜，并研究了该纳 米薄膜修饰电极对CO2的光电催化还原， 为进一步优化二氧化碳的光电化学还 原提供依据。
Se/CdSe-Pt修饰电极的物理表征
Se/CdSe修饰电极的SEM照片
CO2电化学和光电化学还原的发展趋势
今后 CO2电化学和光电化学还原的研究将更多地集中在以下几个方面： （1）将更多地采用有机溶剂溶解CO2并且利用低温技术 （2）电极采用不同的金属，金属氧化物及合金并控制反应温度以选 择生成物 （3）利用气体扩散电极增加CO2的压强促进反应 （4）利用有机络合物多层膜修饰电极，使产物为更复杂的有机物 （5）对于光电化学还原，反应装置的设计能够大规模地聚集太阳光， 使之能充分利用光能。 （6）研究高效的分离技术，使得产物最好能及时从反应体系中分离 出来。
UV-Vis 漫反射分析
CuO/TiO2粉末紫外-可见吸收光谱
CuO/TiO2修饰Cu电极对CO2还原的光电催化分 析
I / mA
5
0
a b
-5
-10
-15
-1 .4
-1 .2
-1 .0
-0 .8
-0 .6
-0 .4
-0 .2
0 .0
E / V vs.S C E
CuO/TiO2修饰Cu电极在饱和了CO2的0.1 M KHCO3电解液的循环伏图 a： 暗态 b：光照
小结
1.制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电催 化还原表现较高的活性，还原的起始电位在-0.63 V。 2.制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电催 化还原为羧酸类和醇类小分子有较好的选择性。 3. 制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电 催化还原有较好的稳定性。
一种二氧化碳电化学还原制备一氧化碳的方法[发明专利]
![一种二氧化碳电化学还原制备一氧化碳的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8f8517cec9d376eeaeaad1f34693daef5ef713b5.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910593401.5(22)申请日 2019.07.03(71)申请人 中石化南京化工研究院有限公司地址 210048 江苏省南京市六合区葛关路699号申请人 中国石油化工股份有限公司 浙江大学(72)发明人 毛松柏 傅杰 李海涛 黎梓浩 汪东 吕秀阳 陈曦 郭本帅 (74)专利代理机构 南京天翼专利代理有限责任公司 32112代理人 崔立青(51)Int.Cl.C25B 1/23(2021.01)C25B 9/19(2021.01)C25B 11/032(2021.01)C25B 11/091(2021.01)(54)发明名称一种二氧化碳电化学还原制备一氧化碳的方法(57)摘要本发明涉及一种二氧化碳电化学还原制备一氧化碳的方法，包括：采用H型双电化学池反应器，以质子交换膜隔离为阴极室和阳极室；反应前阴极室通入二氧化碳气体；采用三电极体系，以气体扩散电极为工作电极，铂电极为辅助电极，银/氯化银电极为参比电极；气体扩散电极包括气体扩散电极本体，以及负载在气体扩散电极本体上的二氧化碳电化学还原催化剂；二氧化碳电化学还原催化剂为多壁碳纳米管担载的金基双金属。
该方法能够提高产物一氧化碳的法拉第效率。
权利要求书1页 说明书7页 附图2页CN 112251766 A 2021.01.22C N 112251766A1.一种二氧化碳电化学还原制备一氧化碳的方法，其特征在于，包括：采用H型双电化学池反应器，H型双电化学池反应器中间以质子交换膜隔离为阴极室和阳极室，H型双电化学池反应器密封；反应前阴极室通入二氧化碳气体；采用三电极体系，以气体扩散电极为工作电极，铂电极为辅助电极，银/氯化银电极为参比电极，工作电极与辅助电极相对，参比电极靠近工作电极；加入电解液，工作电极所在的阴极室进行磁力搅拌，施加工作电压，反应室温下进行；所述气体扩散电极包括气体扩散电极本体，以及负载在气体扩散电极本体上的二氧化碳电化学还原催化剂；所述二氧化碳电化学还原催化剂为多壁碳纳米管担载金基双金属，所述金基双金属由银、铜、镍、铋、锌、铁、铟、钴中的一种和金两种金属构成。
二氧化碳的电化学还原
小结
1.制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电催 化还原表现较高的活性，还原的起始电位在-0.63 V。 2.制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电催 化还原为羧酸类和醇类小分子有较好的选择性。 3. 制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电 催化还原有较好的稳定性。
CO2 (g) + 4H+ + 4e → HCHO (aq) + H2O E0 = -0.48 V
CO2 (g) + 2H+ + 2e → CO (g) + H2O
E0 = -0.52 V
CO2 (g) + 2H+ + 2e → HCOOH (aq)
E0 = -0.61 V
2CO2 (g) + 2H+ + 2e → H2C2O4 (aq)
本文的设想和目的
利用纳米薄膜和具有特殊物理性质 的纳米复合物及催化剂修饰电极， 使得修饰电极对CO2电化学和光电化 学还原有较好的催化性。
1. CO2在CuO/TiO2-Cu修饰电极上
2.
的光电化学还原
本部分工作首先制备了CuO/TiO2复合物修 饰Cu电极，并对CO2在这种修饰电极上的 光电化学还原行为和催化活性进行了研究。
CO2电化学和光电化学还原的发展趋势
今后 CO2电化学和光电化学还原的研究将更多地集中在以下几个方面： （1）将更多地采用有机溶剂溶解CO2并且利用低温技术 （2）电极采用不同的金属，金属氧化物及合金并控制反应温度以选 择生成物 （3）利用气体扩散电极增加CO2的压强促进反应 （4）利用有机络合物多层膜修饰电极，使产物为更复杂的有机物 （5）对于光电化学还原，反应装置的设计能够大规模地聚集太阳光， 使之能充分利用光能。 （6）研究高效的分离技术，使得产物最好能及时从反应体系中分离 出来。
水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的研究
水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的研究一、本文概述随着全球气候变化的日益严重，减少温室气体排放、实现碳中和已成为全球共同的目标。
二氧化碳（CO₂）作为主要的温室气体之一，其减排和转化利用受到了广泛关注。
电化学还原二氧化碳（CO₂RR）是一种将CO₂转化为有价值化学品或燃料的有效方法，具有反应条件温和、产物多样性高等优点。
其中，甲酸（HCOOH）作为一种重要的化工原料和氢能源载体，其电化学还原制备过程具有重要的研究意义和应用价值。
本文旨在研究水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的过程，通过深入探讨反应机理、催化剂设计、电解池构建以及反应条件优化等方面，以期提高甲酸产率、降低能耗，并为实现二氧化碳的高效转化和利用提供新的途径。
文章将首先介绍电化学还原二氧化碳制甲酸的研究背景和意义，然后详细阐述实验材料与方法、实验结果与讨论，最后总结全文并展望未来的研究方向。
通过本文的研究，旨在为电化学还原二氧化碳制甲酸领域的发展提供有益的参考和借鉴。
二、电化学还原二氧化碳的基本原理电化学还原二氧化碳（CO₂）制甲酸（HCOOH）是一种新兴的、环境友好的转化技术，旨在将大气中的温室气体转化为有价值的化学品。
该过程的基本原理涉及电解池中的阴极、阳极以及电解质溶液中的离子传递和电子转移。
在电解过程中，电解质溶液中的CO₂分子通过阴极附近的离子化过程，获得电子并被还原为甲酸根离子（HCOO⁻）。
同时，阳极处的水分子失去电子并被氧化为氧气和氢离子（H⁺）。
这些氢离子通过电解质溶液迁移到阴极，与甲酸根离子结合，生成甲酸（HCOOH）。
电化学还原CO₂的反应路径和产物分布取决于电解质的性质、电极材料、电流密度、温度以及压力等多个因素。
通常，甲酸的形成涉及多步电子转移过程，其中CO₂首先被还原为一氧化碳（CO），随后再被进一步还原为甲酸。
因此，优化电解条件和电极材料是提高甲酸产率和选择性的关键。
电解质溶液的选择也至关重要。
合适的电解质应能够有效传递离子，同时促进CO₂的溶解和还原。
co2电还原 mof
co2电还原mof
随着全球气候变化问题日益严重，如何有效降低二氧化碳（CO2）排放成为各国亟需解决的问题。
其中，CO2电还原技术被视为一种有前景的解决方案。
在这一领域中，金属有机骨架（MOF）材料因其独特的性质和优势，受到科研人员和工程师的关注。
CO2电还原的意义在于，将排放到大气中的CO2转化为有用化学品，如甲烷、乙烯、乙醇等。
这不仅有助于减少温室气体排放，还可以为化工、能源等领域提供重要原料。
而MOF材料在这一过程中起到了关键作用。
MOF材料是由金属离子或金属原子与有机配体通过配位键形成的晶体材料。
它们具有高比表面积、多孔性、可调结构和化学功能性的特点。
这些特性使MOF材料在CO2电还原中具有显著优势。
首先，MOF材料的高比表面积和多孔性为其提供了大量的活性位点，增加了CO2与催化剂的接触机会，提高了反应速率。
其次，MOF材料的化学功能性使其能够通过调整金属离子或有机配体的种类和比例，实现对催化活性和选择性的调控。
此外，MOF材料还具有很好的热稳定性和化学稳定性，有利于催化剂的长时间运行。
然而，CO2电还原领域仍然面临着一些挑战，如催化剂的活性和稳定性尚需提高，工艺条件苛刻，以及大规模应用的成本问题等。
为了解决这些问题，科学家们正在不断研究新型MOF材料，以期在催化性能、稳定性和成本等方面取得突破。
总之，MOF材料在CO2电还原领域具有巨大潜力。
随着科研的深入和技
术的创新，未来MOF材料在解决我国乃至全球气候变化问题上将发挥越来越重要的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二氧化碳电化学还原的研究背景
随着工业的高速发展，地球的生态环境正在遭到严重 破坏，其中影响最大的就是所谓的“温室效应”,导致 “温室效应”的最直接原因是CO2气体在大气中含量 的增加。为了保护人类赖以生存的地球的生态环境，
人们已不得不考虑对CO2的控制采取措施。电化学还
原和光电化学还原是转化CO2为有价值的化合物的最 有效途径。
Se/CdSe-Pt修饰电极对CO2还原的光电催化分 析
0.0 -0.4 -0.8
a b
I / mA
-1.2 -1.6 -2.0 -2.4 -2.8 -3.2 -1.4 -1.2 -1.0
E / Vvs.SCE
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
Se/CdSe-Pt修饰电极在分别饱和了CO2和N2的0.1 M KHCO3电解液的循环伏安图 a：N2，b：CO2
1.金属电极对CO2的电化学还原，金属的中毒性及对CO2还
原高的氢超电势，使得对CO2还原的法拉第效率比较低及还 原产物的选择性差 。
2.金属气体扩散电极对CO2的电化学还原, 提高了对CO2还原
的电流密度，但还原产物主要是C1-C2化合物。 3.修饰金属电极对CO2的电化学催化还原，降低了对CO2还
Se/CdSe-Pt修饰电极的物理表征
(101) *
* Se CdSe
(002) (100) *
(102)
(112) (103) (110) *
(202) *
10
20
30
40
2( )
o
50
60
70
80
Se/CdSe薄膜的XRD
Se/CdSe-Pt修饰电极的光电响应分析
CO2 (g) + 2H+ + 2e → CO (g) + H2O
CO2 (g) + 2H+ + 2e → HCOOH (aq) 2CO2 (g) + 2H+ + 2e → H2C2O4 (aq)
E0 = -0.52 V
E0 = -0.61 V E0 = -0.90 V
CO2电化学还原研究进展
目前从电极材料对CO2还原来看， CO2电化学还原分为以下 几个方面：
二氧化碳电化学还原的实验装置
二氧化碳电化学还原的可能反应途径
在经，
CO2电化学还原的可能反应途径如下： CO2 (g) + 8H+ + 8e → CH4 (g) + 2H2O CO2 (g) + 6H+ + 6e → CH3OH (aq) + H2O CO2 (g) + 4H+ + 4e → HCHO (aq) + H2O E0 = -0.24 V E0 = -0.38 V E0 = -0.48 V
1. CO2在CuO/TiO2-Cu修饰电极上 的光电化学还原
本部分工作首先制备了CuO/TiO2复合物修
饰Cu电极，并对CO2在这种修饰电极上的
光电化学还原行为和催化活性进行了研究。
UV-Vis 漫反射分析
CuO/TiO2粉末紫外-可见吸收光谱
CuO/TiO2修饰Cu电极对CO2还原的光电催化分 析
0.02 0.00 -0.02 -0.04
a b
I / mA
-0.06 -0.08 -0.10 -0.12 -0.14 -0.16 -0.8 -0.7 -0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
E / V vs.SCE
Se/CdSe-Pt修饰电极在饱和了CO2的0.1 M KHCO3电解液 光电流-电压图 a： 暗态 b：光照
5
0
a
I / mA
b
-5
-10
-15 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0
E / V vs.SCE
CuO/TiO2修饰Cu电极在饱和了CO2的0.1 M KHCO3电解液的循环伏图 a： 暗态 b：光照
CuO/TiO2修饰Cu电极对CO2还原的光电催化分析
a
（3）利用气体扩散电极增加CO2的压强促进反应
（4）利用有机络合物多层膜修饰电极，使产物为更复杂的有机物 （5）对于光电化学还原，反应装置的设计能够大规模地聚集太阳光，
使之能充分利用光能。
（6）研究高效的分离技术，使得产物最好能及时从反应体系中分离 出来。
本文的设想和目的
利用纳米薄膜和具有特殊物理性质 的纳米复合物及催化剂修饰电极， 使得修饰电极对CO2电化学和光电化 学还原有较好的催化性。
2()
o
40
50
60
70
CuO/TiO2复合物修饰Cu电极的XRD a: 反应前 b:反应7 h后
光电还原产物的定性分析
乙 酸
甲 酸
甲 醇
0
50
100 t / min
150
200
还原产物色质分析的馏分图
小 结
1.制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电催 化还原表现较高的活性，还原的起始电位在-0.63 V。 2.制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电催 化还原为羧酸类和醇类小分子有较好的选择性。 3. 制备的CuO/TiO2 复合物修饰Cu电极对CO2的光电
原的过电位，提高了电流效率 。
4.半导体及修饰半导体电极对CO2的光电化学还原，提高了 对CO2还原的电流密度，增加了对CO2还原的反应速率。
CO2电化学和光电化学还原的发展趋势
今后 CO2电化学和光电化学还原的研究将更多地集中在以下几个方面：
（1）将更多地采用有机溶剂溶解CO2并且利用低温技术
（2）电极采用不同的金属，金属氧化物及合金并控制反应温度以选 择生成物
催化还原有较好的稳定性。
2. Se/CdSe-Pt纳米薄膜修饰电极
对CO2的光电催化性
本部分利用电化学方法在铂电极上沉
积了Se/CdSe纳米薄膜，并研究了该纳
米薄膜修饰电极对CO2的光电催化还原， 为进一步优化二氧化碳的光电化学还 原提供依据。
Se/CdSe-Pt修饰电极的物理表征
Se/CdSe修饰电极的SEM照片
b
2342 1559
1378
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Wavenumber/cm
-1
CuO/TiO2 复合物修饰 Cu电极的FT-IR光谱 a: 反应前 b:反应7h后
CuO/TiO2修饰Cu电极对CO2还原 的光电催化的稳定性分析
a
b
0
10
20
30
光电还原产物的定性分析