资源描述：
《co_2电化学还原研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、·272·化学通报2001年第5期http:PPwww.chemistrymag.orgCO2电化学还原研究进展陶映初吴少晖张曦(武汉大学化学与环境科学学院武汉430072)摘要综述了利用电化学方法研究CO2在水溶剂、非水溶剂中的转化情况和机理,以及将CO2固定在有机络合物中或用光电化学、光催化还原CO2及仿光合作用转移CO2的最新研究情况,旨在寻求一种合理、高效的CO2转化方法以缓解温室效应。关键词二氧化碳电化学还原电极还原产物电流效率AbstractThetransformationandmechanismofcarbon
2、dioxidebyelectrochemicalmethodsinhydroxygensol2ventandorganicsolventhavebeenstudied.Thefastnessofcarbondioxideorganiccomplexandtransferofcarbondiox2idebysuchphotoelectrochemicalmethodsasphotoelectriccell,photocatalyzationandresemblephotosynthesisarede2scribedindetai
3、lforthepurposeofapproacharationalandefficientmethodtoalleviategreenhouseeffect.KeywordsCarbondioxide,Electrochemicalreduction,Electrode,Reductiveproduct,Currentefficiency随着全球经济的进一步发展,对能源的需求日益增长,这使人类向大气中排放的CO2量也剧1010增,预计到2010年将向大气排放118×10～212×10t左右的CO2,而CO2是引发“温室效应”的
4、主要气体,是造成全球变暖的重要原因,如何有效地缓解“温室效应”,减少大气中CO2的含量,将CO2进行回收转化是重要途径之一,但是回收CO2并不容易。虽然植物的光合作用能转移相当量的CO2,但剩余CO2的量仍很多。CO2是碳的最高氧化阶段的产物,从化学变化的角度看,它处于很稳定的状态,近乎于“惰性气体”。虽然许多CO2的转化固定过程,包括高温非均相与均相催化氢化作用和电化学还原都是可能的,但CO2转化固定一个最主要的问题是应在尽可能低的能量投入下获取CO2转化固定产物并避免CO2的再生。通常可以让CO2与NH3在高温高压下合成尿
5、素来加以回收:2NH3+CO2→NH2COONH4→NH2CONH2+H2O33在以石脑石为原料,柴油或重油为燃料,每天合成10t氨的同时产生1162×10tCO2,而每吨粒5状尿素消耗017tCO2,0.5tNH3(均按100%计),显然每天要多余292tCO2,也就是说,一座年产10t4尿素的化肥厂每年至少要向大气中排放117×10tCO2。因此,从回收的角度看,这种化学方法并不理想。基于同样原因,在高温下CO2的非均相甲烷化作用在实际应用中也是行不通的。因此室温下的CO2电化学还原,在水溶剂中将CO2转化为CH4、C2H
6、5OH等,在非水溶剂中将CO2转化为草酸盐等,及将CO2固定到有机络合物中生成新物质等,是当前研究得较多的方法,而用光电化学、光催化还原CO2及仿光合作用转移CO2的研究工作,也正得到迅速发展。1CO2在水溶性介质中的电化学还原[1,2]CO2电化学还原的反应装置,主要是一个H型池,光电化学还原的装置也与其差不多。CO2陶映初男,57岁,教授,从事环境电化学研究。1999212206收稿,2000206230修回http:PPchina.chemistrymag.org化学通报2001年第5期·273·[3～6]在无机盐水溶液
7、中的金属电极(如Hg、Au、Pb、In、Cd、Sn、Zn)上的阴极还原有许多报道。在水溶液中CO2还原遇到的主要问题是质子干扰,所以电极最好是那些具有高的氢过电位的金属(如Pb、Hg、Sn、In等)。水溶液中的主要还原产物是甲酸或甲酸盐离子,也有人认为CO2还原主产物为CH4。这取决于CO2还原时的电极电位或电流密度。较负电位(即较小电流密度)下,CO与羧基是[7,8]主要还原产物;在更负电位(即大的电流密度)时,CH4和C2H4是主要还原产物。Frese等在Ru和Mo阴极上,用CO2还原生成了CH4、CO和CH3OH,而在H
8、g、Pb、Sn、In金属电极上,将之放在四烷基锰盐水溶液中,生成CH4、乙二酸和其它羧酸。Ikeda等则证实了Zn、Sn、In、Mo金属电极在四烷基[9]锰盐水溶液中阴极还原CO2得到CO,在非水溶液里金属电极上放出CO、乙二酸和甲酸。在Au和Hg电极上,CO2电化学还原得到
