Электрокатализ превращения CO2: от фундаментальных основ до продуктов с высокой добавленной стоимостью

Постоянно увеличивающиеся выбросы CO2, обусловленные деятельностью человека, представляют серьёзную угрозу для выживания человечества, нарушая глобальный климат и углеродный баланс между четырьмя резервуарами биосферы — земной поверхностью, атмосферой и гидросферой. Превращение CO2 в сырьё с высокой добавленной стоимостью посредством электрокаталитической реакции восстановления CO2 (CORR) считается одним из наиболее привлекательных способов восстановления углеродного цикла благодаря мягким условиям проведения процесса, простоте управления, возможности регулировать состав продуктов и перспективе сочетания с быстро развивающимися возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная и ветровая энергетика. В отличие от ранее опубликованных обзоров, посвящённых отдельным аспектам электрокатализаторов для CORR, в настоящей работе представлен достаточно полный обзор последних достижений с акцентом на продукты с высокой добавленной стоимостью, образующиеся при селективном электрокаталитическом превращении CO2. Сначала рассматриваются история и фундаментальные основы электрокаталитической CORR, включая разработку и получение электрокатализаторов, оценку их характеристик, факторы, влияющие на CORR, и соответствующие теоретические расчёты. Особое внимание уделено новым направлениям селективного электрокаталитического превращения CO2 в различные продукты с высокой добавленной стоимостью. Также обсуждаются и исследуются взаимосвязь между структурой и характеристиками катализаторов и механизмы реакций. В заключение обобщены перспективы электрокатализа CO2, включая проблемы и возможности разработки новых электрокатализаторов и электролизёров, недавно получивших развитие фундаментальных исследований в рабочих условиях, а также перспективы промышленного применения.