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CO₂還原是當今能源界和環境界的重大議題，發展低成本、高效率，具有實際技術、經濟和操作可行性的CO₂還原制高價值化學品技術，顯得至關重要。

2020年2月7日，Science連續發表2篇研究論文，報道了CO₂還原領域的最新進展。第一篇來自加拿大多倫多大學的Edward H. Sargent 和David Sinton團隊，報道了如何解決氣體擴散問題以提高多碳產物產率的問題；另一篇來自美國倫斯勒理工學院Miao Yu課題組，報道了如何通過分子篩膜避免CO₂制甲醇的副反應以提高選擇性的問題。

下面，我們對兩項成果作簡要介紹，希望對相關領域研究人員有所啟發。

1. Science：高效電解CO₂生成多碳產物

CO₂電解轉化為有價值的燃料和原料是CO2轉化的有效途徑。然而，由于氣體通過液體電解質擴散到催化劑表面的限制，導致產率往往不高。有鑒于此，加拿大多倫多大學的Edward H. Sargent 和David Sinton團隊設計了一種新型催化劑：離聚物本體異質結（CIBH）結構。

CIBH包含金屬和具有疏水、親水功能的超細離聚物層，這種新型的催化劑可將氣體，離子和電子的傳輸解耦，氣體和離子的傳輸范圍從數十納米擴展到微米級。通過此策略，研究人員在7 M KOH電解液（pH≈15）中，在銅上實現了CO₂的高效電解還原。在45％的陰極能量效率下，乙烯分流密度可達1.3 A/cm²。

參考文獻：

F. Pelayo García deArquer et al. CO₂  electrolysis tomulticarbon products at activities greater than 1 A cm^-2， Science，2020

DOI:10.1126/science.aay4217.

https://science.sciencemag.org/content/367/6478/661

2. Science：分子篩膜增強CO₂還原制甲醇選擇性

CO₂還原制甲醇的技術中，往往會因為CO2等原料氣體中帶有水而發生副反應，導致目標產物選擇性不高。有鑒于此，美國倫斯勒理工學院Miao Yu課題組報道了一種NaA晶態分子篩膜，可以避免CO₂制甲醇的水有關的副反應以提高選擇性。

研究表明，這種NaA分子篩膜具有精確的導水納米通道，可以使水有效地通過，而H₂，CO和CO₂等氣體無法通過?；谶@一原理，研究人員實現了CO₂制甲醇的高選擇性。實際上，這項研究的核心在于，這種分子篩的合理設計，因為水分子的動力學枝直徑（0.26 nm）和H₂（0.29 nm）等小分子的動力學直徑非常相近。研究人員采用的策略，主要是基于Na⁺的門控效應，Na⁺位于8個氧環中，對于分子篩的有效尺寸調節起到了關鍵作用。

參考文獻：

Huazheng Li et al. Na⁺-gatedwater-conducting nanochannels for boosting CO2 conversion to liquid fuels.Science 2020, 367, 667-671.

https://science.sciencemag.org/content/367/6478/667