文 献 综 述
CO2的吸收转化文献综述
一、前言
伴随着人类文明的进步，工业化的发展，大量含碳燃料的使用，如今温室气体主要成分之一的CO2排放量过高的问题急需解决，成为许多国家的重点研究方向。人们在对如何处理CO2深入思考的过程中，将CO2作为碳资源进行化学利用的高新技术成为了科学界的研究热点。一方面，将CO2作为碳源有效吸附转化可以解决温室气体排放量过高的问题，缓解全球气候变暖等环境问题；另一方面，将CO2转化为轻烯烃或汽油等液体燃料，可以极大程度上缓解目前人类面对的能源困局，从而在化石资源的消耗和油价的强劲波动的情况下提高能源的安全性。
当下关于CO2的处理大致分为三个方向：CO2光催化、电催化以及热催化。本文将分别讨论这三种催化处理方法。
二、CO2光催化
CO2光催化是一种在常温常压下，利用太阳光和光催化材料将CO2高效转化为CO、CH4、CH3OH等重要的化工中间体的催化技术。CO2的光催化还原技术是基于对植物光合作用的模拟，通过光合作用固定CO2，是有机化合物合成的出发点。早在1984年，Halmann在Nature上报道一种利用GAP半导体光电极系统将CO2转化为甲酸、甲醛和甲醇，开创了这一技术的研究。
目前通过研究者的努力该技术已经取得了一些进展和突破，但是目前光催化材料研究依然存在太阳能利用率、还原产物选择性、光生电子-空穴分离效率及CO2转化效率偏低等一系列问题。为此人们探索了许多方法来克服这些问题。比如用较为廉价的Cu(I)Fe(II)型催化剂替代贵金属催化剂，将CO2光催化还原为CO，提高催化材料的光敏性与催化效率，降低底物在催化材料中的占比[1]；或是使用MOF包袱AG纳米颗粒，将CO2转化为CO，通过定量和精确地控制MOF内部共价连接的光活性中心的密度来实现可调谐光催化活性，以及如何防止分子催化剂的二聚和失活，从而增强CO2释放活性与稳定性来改善催化材料[2]；此外，也有通过将Ag-NPs表面等离子体共振激发的热电子被注入到具有高导电性的CFs中，即用纳米银修饰碳纤维（CF），有效地增加了电子转移，从而实现了电子空穴对的分离，改善自由电子转移和最小化过电位，从而显著促进CO2光还原。[3]
三、CO2电催化
CO2的电催化还原是多电子转移反应，其既可以得到两个电子形成 CO，也可以得到 12 个电子生成 C2H4；其还原产物的选择性不仅取决于电催化材料，还会受到还原温度、压力、pH 以及电解质阴、阳离子种类的影响。应用可再生能源驱动CO2电催化还原制备燃料,是目前清洁能源发展最具前景的方向之一。电催化技术由于具有系统结构简单、反应条件温和、易于模块化以及转化规模可控等优势，近几年在CO2吸收转化方面更为人们所关注。但在CO2电催化还原中也存在法拉第效率低、催化材料合成复杂、活性不高等问题需要解决。
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