近日，齊魯工業大學（山東省科學院）材料科學與工程學部半導體材料與器件創新團隊和氫電能源材料創新團隊在國際著名期刊《Coordination Chemistry Reviews》（影響因子20.3）上在線發表了題為“In-situ characterization technologies and theoretical calculations in carbon dioxide reduction: In-depth understanding of reaction mechanisms and rational design of electrocatalysts”的綜述論文。材料學部2022級碩士研究生王汝濤為文章的第一作者，材料學部閆理停副教授、趙學波教授和郭恩言副教授為文章的共同通訊作者。齊魯工業大學（山東省科學院）為唯一單位。
化石燃料的過度消耗已使大氣中的CO2濃度達到前所未有的水平，嚴重擾亂了全球碳循環。為了應對日益嚴峻的氣候威脅，迫切需要推進突破性技術，致力于實現完整的碳循環閉合，關注碳管理的實際、可擴展解決方案。
二氧化碳電化學還原（CO2RR）通過利用可再生電力將二氧化碳轉化為有價值的化學品和燃料，為解決全球能源危機和實現碳中和提供了重要途徑。然而，在實際應用中，傳統催化劑穩定性與活性理論往往因催化劑在操作過程中的動態重組而變得復雜，這成為該領域面臨的重要挑戰。為了解決這一問題，先進的原位表征技術和理論計算被引入，用以揭示CO2RR過程中催化劑及中間體的動態演化。通過深入研究納米結構催化劑的形成機制，研究人員能夠精確調控材料特性，從而優化催化劑的活性和選擇性。
這篇綜述全面總結了原為表征技術和理論計算的最新進展，并強調它們在理解CO2RR反應機理和促進高效催化劑設計中的關鍵作用。通過結合先進的實時監測技術和理論計算方法，深入理解反應機理，進而將變化的反應環境的動態演化與理論模型相聯系。同時，探討其在催化劑設計中的指導作用，并展望了未來在多技術融合與數據驅動催化劑優化方面的發展趨勢。
圖1 原為表征技術和理論計算在二氧化碳還原中的應用
該綜述得到了國家自然科學基金、山東省青年創新與科技支持計劃、濟南市高?！?0條”資助項目和齊魯工業大學科教產融合創新試點等項目支持。
