通过膜电极组件实现二氧化碳桥接的电化学方法，将有机污染物高效转化为高纯度的甲酸

《Advanced Energy Materials》：CO2-Bridged Electrochemical Upcycling of Organic Pollutants to High-Purity Formic Acid via Membrane Electrode Assembly

环境污染物转化为甲酸的电催化耦合系统构建及机理研究。通过零间隙膜电极电解器实现CO2自供体与有机污染物同步转化，Sb/SnO2-PbO2阳极催化CO2生成，Cu-Bi阴极增强中间体吸附。8小时内实现62.48 μmol甲酸产率，碳利用率24.6%。原位表征技术揭示反应路径与催化位点动态变化。

　　

摘要

环境污染和能源短缺对可持续发展构成了重大挑战。传统的有机污染物深度矿化方法不仅会增加碳排放，还会导致碳资源的浪费。本文构建了一种耦合电催化系统，该系统能够利用自供应的二氧化碳（CO₂）还原作用，在零间隙膜电极组装电解槽中选择性地将各种有机污染物转化为高纯度的甲酸。Sb/SnO₂-PbO₂阳极有助于在阴极还原过程中生成二氧化碳（CO₂），而单原子铜合金化的铋（Bi）阴极则通过铜（Cu）向铋（Bi）的电子转移，增强了关键中间体的吸附能力，从而提高了甲酸（HCOOH）的选择性产率。该集成电解系统在8小时内实现了62.48 μmol的甲酸产率以及24.6%的碳利用效率。通过原位红外光谱、原位拉曼光谱、在线差示扫描量热法（DEMS）监测反应中间体和产物的变化，以及原位X射线吸收精细结构光谱揭示了催化位点的动态化学状态，从而阐明了反应机理。这项工作为含有复杂成分的废水的高效资源利用提供了一种新策略，展示了合成液体燃料的可持续途径。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。