二氧化碳级联电催化升级再造琥珀酸(C4H6O4)的创新策略

为解决CO2转化高值化学品的选择性难题，研究人员开发了级联电催化系统，将CO2通过电还原(ECO2RR)转化为乙烯(C2H4)，再经电羧化一步合成琥珀酸(SA)。该系统在温和条件下实现负碳排放(?0.174 kg CO2/kg SA)，为化工行业提供绿色新路径。

　　

这项突破性研究像一场精妙的"碳元素魔术秀"——以温室气体二氧化碳(CO₂)为唯一碳源，通过两步电催化"组合拳"将其变废为宝。首先在电解槽中，CO₂分子在电流作用下跳起"还原之舞"，转化成乙烯(C₂H₄)气体；紧接着这些气体分子无需分离，直接在铁镍(FeNi)泡沫催化剂的舞台上完成高难度"羧化空翻"，最终拼接成含四个碳原子的琥珀酸(SA, C₄H₆O₄)。

研究发现，FeNi催化剂就像聪明的"分子乐高大师"，能显著降低乙烯转化为*C₂H₄COO中间体的能垒。与传统石化路线相比，这个"碳捕获-转化"流水线不仅省去了昂贵的气体分离步骤，更创造出令人惊叹的负碳足迹(?0.174 kg CO₂/kg SA)，相当于每生产1公斤产品就从大气中"吸走"174克CO₂。

作为医药、可降解塑料的关键原料，琥珀酸的绿色制备一直是个化学难题。该研究如同打开"潘多拉魔盒"，首次实现CO₂到C₄化合物的完整转化链，为碳循环经济提供了可工业放大的"电催化配方"。未来或将成为化工行业告别化石原料的转折点，让工厂烟囱排放的废气重新变身为有价值的"化学积木"。