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碳材料作為電催化劑、氣體擴(kuò)散電極和集流體等關(guān)鍵部件，在最先進(jìn)的電化學(xué)二氧化碳還原（ECR）中具有重要意義。

值得注意的是，碳的維度及其相關(guān)調(diào)控在提高ECR性能方面起著至關(guān)重要的作用，例如，質(zhì)量/電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)、活性位點的暴露、反應(yīng)空間、產(chǎn)品的法拉第效率/選擇性和耐久性。

圖1：碳材料的維度工程

基于此，北京化工大學(xué)邱介山教授/孟祥桐副教授在國際期刊Advanced Functional Materials發(fā)表題為《Dimensionality Engineering toward Carbon Materials for Electrochemical CO₂ Reduction: Progress and Prospect》的綜述論文。

此項研究中，作者首先總結(jié)了用于ECR的先進(jìn)碳基材料維度工程的最新進(jìn)展，包括純碳（例如碳納米管和石墨烯）和碳復(fù)合材料，并強(qiáng)調(diào)了 ECR 性能的維度依賴特性。

圖2：電催化CO₂還原產(chǎn)品、陰極半反應(yīng)及其相應(yīng)的平衡電位

本文總結(jié)了涉及維度調(diào)控和整合的各種工程策略，例如自上而下、自下而上和軟化學(xué)方法。

此外，闡述了不同維度碳材料的設(shè)計原則，研究了碳的維度和相關(guān)表面化學(xué)（如官能團(tuán)、潤濕性和電子結(jié)構(gòu)）對ECR動力學(xué)和產(chǎn)物靶向機(jī)制的影響。

本文還提供了對碳的維度操作如何提高碳基材料在質(zhì)量/電荷轉(zhuǎn)移加速、ECR動力學(xué)和產(chǎn)物選擇性方面性能的見解。

圖3：維度不同的碳基材料在ECR中的應(yīng)用

最后，文章討論了不同維度碳材料面臨的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展的展望。

該綜述旨在為具有維度依賴性的碳材料的可定制構(gòu)建提供指導(dǎo)，以實現(xiàn)綠色節(jié)能的電合成系統(tǒng)。

文獻(xiàn)信息：Dimensionality Engineering toward Carbon Materials for Electrochemical CO₂ Reduction: Progress and Prospect.?Advanced Functional Materials, 2024.

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