二氧化碳是一种臭名昭著的温室气体，导致能源短缺和温室效应。通过采用直接捕获，转换和利用的技术，可以有效地降低大气中的二氧化碳水平。一氧化碳2可以通过各种方法转化为有价值的材料，包括电化学，光化学，生物化学和热化学。
由于能够存储几乎零排放的间歇性可再生能源，电化学一氧化碳2减少是一个有趣的领域。与此同时，一氧化碳还原反应因其高反应速率和灵活可控的过程而脱颖而出，使其成为工业规模可再生能源存储最有前途的途径。
尽管付出了相当大的努力，惰性线性一氧化碳的活化由于热力学稳定性和反应动力学缓慢，分子仍然是一个重大挑战，从而影响了一氧化碳还原反应。另一方面，在实际一氧化碳过程中可以形成广泛的可能产品还原过程。
如一氧化碳，甲酸盐，甲醇，乙醇，乙烯和碳氢化合物，反映了一氧化碳的多样化反应途径2在不同条件下表现出显著变化的还原。鉴于许多反应途径具有相似的理论引发电位，在反应过程中可能会同时产生不同的产物，从而导致选择性差。
此外，竞争性析氢反应也会导致特定产品的法拉第效率降低。因此，探索适用于一氧化碳的催化剂2减少是最重要的。自在电还原产品上进行开创性工作以来，研究人员已经测试了各种金属材料。
在过去的几十年中，黄金，铂，银和钯等贵金属表现出优异的一氧化碳2轮询调度 性能。然而，它们的低丰度和高成本给工业实施带来了挑战。因此，具有令人满意的选择性和高FE的非贵金属作为低成本催化剂得到了广泛的研究。
这些电极材料包括多种金属，例如铜 、锌 、锡 、铋 和镍。在这些以金属原子为活性中心的催化剂中，具有Ni位点的催化材料表现出更突出的优势。镍作为属于B族的常用地球丰富金属，在一氧化碳设计中被视为贵金属的理想取代基。
简要介绍了产物生产的反应机理;重点是与镍基催化剂相关的最新发展，包括镍基配合物、镍基单/多金属催化剂、镍基化合物和原子分散催化剂。随后，总结了实现高有限元和电流密度的催化剂和系统设计策略。最后，提出了未来的机遇和挑战。
镍基电催化剂的设计一氧化碳的完整而连贯的机制轮询调度对于镍基电催化剂的设计至关重要。该过程的活性是通过协调或逐步的多个质子和电子转移步骤进行的，涉及许多可能的反应途径和中间体。轮询调度产物可以通过关键反应中间体测定。
原位操作表征技术的进步与密度泛函理论相结合，为探索新的反应途径和合理化获得所需产物的途径提供了重要的空间。由于堀等人对一氧化碳的研究电还原为多碳产物 在1980年代，许多研究进行了实验和理论研究以阐明反应机理。
我们总结了目前电还原一氧化碳的可能反应途径到普通产品。即使对于单个产品，也可以清楚地认识到该过程的复杂性。先前的工作已经证明电催化剂可以转化一氧化碳2成各种产品。产物选择性在很大程度上取决于中间体与表面结合的性质和能量。
如果停留时间很短，一氧化碳或甲酸盐将从催化剂表面释放出来。双金属系统将能够减少一氧化碳甲烷、乙烷和乙烯。这为研究人员寻找一氧化碳上突出的催化剂提供了新的方法2还原为多碳产品。
由于一氧化碳∗与金属表面的强结合，催化活性位点被阻塞并阻碍一氧化碳的结合减少。为了从催化剂中去除一氧化碳，需要应用更高的电位值。但是，这种方法可以促进并使其占主导地位。已经观察到一氧化碳中毒为了减轻过渡金属的一氧化碳中毒。
一直致力于削弱一氧化碳对金属表面的亲和力的研究工作。通过在层状石墨烯纳米片中分离单个原子，实现了与体状原子截然不同的催化行为。通过策略性地操纵Ni位点d波段接近费米能级，它们有效地降低了一氧化碳的解吸屏障，从而增强了对一氧化碳中毒的抵抗力。
并为解耦催化构效关系提供了见解。由于完整的电化学模拟需要很高的计算要求，因此简单的描述符对于实际识别有前途的催化剂材料至关重要。通过研究 一氧化碳2轮询调度机理，研究人员认为催化剂结构与选择性之间应该存在内在的、可量化的相关性。
通过物理描述分子和构建数学模型，发现产物选择性与关键中间体的结合有关。通过将中间体的结合能与可观察对象联系起来，可以获得描述符空间和选择性之间的映射，从而可以预测对应于催化剂结构的描述符值，从而提高性能。
三种类型的电化学反应器在过去的几十年里，研究人员一直在努力创造高性能催化剂。然而，一氧化碳的整体效率2轮询调度 在设备级别受到限制。例如，一氧化碳的缓慢大规模运输在电池中会导致电流密度输出不足。
近年来，人们提高了一氧化碳的性能通过加强一氧化碳的大众运输来加强轮询调度2通过膜电极等手段，使其能够达到工业级的电流密度。膜电极通常由催化剂层、微孔层和气体扩散层组成，其中三种成分之间的良好相互作用有助于反应过程的顺利进行。
微孔层和气体扩散层提供超疏水电极表面和孔隙，以促进一氧化碳的扩散气体到催化剂层，同时也为催化剂层提供稳定的支撑。催化剂层是一氧化碳的主要反应位点还原，其微观结构设计更复杂。
目前，有三种类型的基于膜电极的一氧化碳电化学反应器，其中H型电解槽应用最广泛。在这种配置中，阴极完全浸入电解质中，膜电极结构在阴极的一侧提供反应物供应。一氧化碳2首先溶解在电解质中的溶液中，然后扩散到阴极催化剂层。
阴极和阳极化学成分由聚合物电解质膜隔开，可促进离子流动，同时防止产品交叉。由于一氧化碳的动力学限制由 一氧化碳 固有的低扩散和溶解度限制产生的轮询调度在水性介质中，新兴的膜电极技术已经开发出流通池。
提供了一种输送气态一氧化碳的方法到阴极，只需增加可用反应物分子的浓度即可克服质量传递限制。这种结构不仅大大超过了一氧化碳的质量传递极限但也允许在强碱性电解质中进行实验。
为了进一步降低电解槽的整体电阻，利用流通池的膜电极结构，将催化剂层与离子交换膜直接接触，从而将电解液的量降至最低，提高了电解槽的稳定性。外部传质和内在活性都是在膜电极系统中保持高FE的关键因素。
目前电催化一氧化碳能效低轮询调度技术对其工业应用构成了瓶颈。改进催化装置和提高能源效率仍然是未来发展的重要步骤。设计反应装置的结构以加快传质速率可以促进一氧化碳转换。其中，掺入流通池的膜电极显示出未来工业电解的最有希望的潜力。
还需要设计催化剂层以实现高活性 一氧化碳轮询调度和探索新方向包括结合局部微环境工程来改善一氧化碳转换效率。基于反应物进料、反应动力学和产物排放的平衡，预计未来商业上更可行和可持续的一氧化碳将开发减排技术。
笔者认为由于镍基催化剂具有丰富的氧化还原性能和非凡的催化性能，已成为一氧化碳基催化剂最有希望的候选催化剂之一。总结了最先进的镍基一氧化碳催化剂的电化学性能2轮询调度.在实现Ni基催化剂在不同状态下的反应过程时，应考虑对催化机理的进一步了解。
这对于实现对特定产品的高是必要的。本文重新审视了目前镍基催化剂的反应机理，并对纳米级工程的总体观点，如尺寸形貌效应、缺陷工程、表面调控和杂原子掺杂，旨在实现结构-性能关系的系统图景。
此外，实现一氧化碳工业电流密度的策略2强调轮询调度以促进其应用。尽管在指导镍基催化剂和具有高选择性，在实际实施之前，还有几个关键点。目前，对反应中间体和机理仍缺乏深入的了解，难以在分子水平上精确控制反应。
应结合先进的操作表征技术，以揭示有关工作条件下催化剂、中间体和工作状态的准确信息。此外，应开发先进计算，通过考虑更多的界面因素来帮助设计高选择性催化剂和预测性能，从而获得系统的结构-性能关系。
与镍基催化剂稳定性相关的问题，如表面中毒和结构退化，将抑制其工业应用。为了最大限度地减少高酸和高碱性工业规模条件下的极化，需要新的镍锚定或封装策略来进一步提高催化剂稳定性并减少一氧化碳2轮询调度 过电位。
优化反应器是降低产物分离成本和提高电流密度的有效方法。为了促进一氧化碳的商业发展轮询调度，设计合理的电极配置和电解槽与新的电解质，以实现高能效和寿命尤为重要。
参考文献电化学还原二氧化碳合成碳材料电催化还原氧气合成过氧化氢 喻奥 《应用化学》
《用于氧气的电化学还原的催化剂》古拉・艾伦
《铂合金氧气电化学还原反应活性及稳定性的理论研究 》韦广丰刘智攀
《用于氧气电化学还原制过氧化氢的碳基催化剂研究》 中国科学院大学 庞泳喻
