秦毓辰博士课题组在Chin. Chem. Lett.上发表综述文章

      本网讯（通讯员 秦毓辰 牛草原） 近日，秦毓辰课题组详细地梳理了新型核壳金属基催化剂(CMCs)在电化学CO₂RR领域的最新进展，并以“Recent progress in advanced core-shell metal-based catalysts for electrochemical carbon dioxide reduction”为题目发表在Chinese Chemical Letters上 (DOI: 10.1016/j.cclet.2021.08.074)。
       二氧化碳（CO₂）的浓度随着工业与社会的飞速发展日益趋近极值，电化学二氧化碳还原（CO₂RR）因其能耗低、工艺环保而受到广泛关注。CMCs能降低贵金属的用量，有利于降低成本和催化剂的规模化生产。CMCs 因其具有串联催化、晶格应变效应、缺陷工程等特点，在电催化领域广受关注。河南农业大学秦毓辰课题组系统梳理了电化学CO₂RR的CMCs的最新进展（Chinese Chemical Letters, 2021. DOI: 10.1016/j.cclet.2021.08.074），其中包括电催化CO₂RR的机理，催化性能评价参数和CMCs的制备方法和结构优势，并且在深入了解电化学CO₂RR的机理和结构优势的基础上，按核壳组成对CMCs在电化学CO₂RR领域的应用进行了总结、分析，对其在电化学CO₂RR发展方面可能面临的机遇和挑战发表了自己的见解。
       电催化CO₂RR涉及多个电子或质子转移步骤，整个反应大致可分为三个步骤。在第一步中，二氧化碳分子短暂地附着在催化剂表面，然后原子之间相互作用。第二步是通过一个电子转移将CO₂活化为CO₂^●-，这是CO₂还原的关键过程。这样，CO₂^●-就可以很容易地附着在催化剂表面并进行进一步的反应。如图1（图1.，Chinese Chemical Letters, 2021. DOI: 10.1016/j.cclet.2021.08.074）所示，CO₂可以通过不同的电子转移途径进一步还原为CO或其他产物。还原产物在表面的过度堆积会阻碍新CO₂分子的吸附，影响后续反应的连续进行。因此，第三步是催化剂上还原产物的脱附，这对催化剂的稳定性起着重要的作用。        湿化学法由于操作简单、生产规模大，是合成 CMCs 的主要方法。其中，湿化学法可分为一步法和多步法。表格1详细地归纳了不同CMCs合成方法及其合成所需的金属前驱体（table 1. Chinese Chemical Letters, 2021. DOI: 10.1016/j.cclet.2021.08.074）在电催化CO₂RR中，催化剂性能的评价参数主要涉及以下四个方面: 法拉第效率（FE）、电流密度、周转数(TON)和周转频率(TOF)。        CMCs因其独特的结构与组成催化CO₂RR方面具有诸多结构优势，如串联催化（图2. Chinese Chemical Letters, 2021. DOI: 10.1016/j.cclet.2021.08.074）、晶格应变效应、界面效应和缺陷工程等。CMCs具备的壳层可以很好地保护内部活性位，作为物理屏障，阻止活性位的损失和聚集，能够提高催化剂的稳定性。并且，CMCs的结构和组成可以通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、 X射线光电子能谱 (XPS)和能量分散 X射线光谱仪(EDS)等手段来分析。除此以外，X射线衍射(XRD)也可以用于分析CMCs的晶体结构。