image: (a) Cyclic voltammetry curves for CO2 reduction on carbon film electrode and metal-free carbon nanofibres (CNFs) electrode. (b) Absolute current density for CO2 reduction at different electrodes in pure [Emim]BF4 electrolyte. (c) Current density for CNFs catalyst with respect to H2O mole fraction (%) in [Emim]BF4. (d) Chronoamperogram for CNFs catalyst in pure [Emim]BF4. (e) Proposed schematic diagram for CO2 reduction mechanism. view more
Credit: �Science China Press
CO2是主要的温室气体之一，也是丰富、无毒、可再生的C1资源。 CO2的电化学转化不仅有助于降低大气中CO2浓度、缓解温室效应，同时还可以将其转化为CO、烷烃、烯烃、醇类、酯类等高附加值碳基燃料和化学品。整合CO2电化学转化与可再生能源发电可以实现以化学能形式存储电能，将为碳循环的闭合提供一条有效途径。
作为电催化体系的重要组成部分，电解质会与电极表面、反应物及反应中间体发生相互作用，并在电荷传输中起着关键作用。离子液体（ILs）是由阳离子和阴离子组成的、在室温或接近室温下（低于100 ℃）呈液态的有机盐。 作为一种新型的绿色、化学可定制的溶剂， ILs具有独特的结构特征和物理特性，例如CO2溶解度高、离子电导率大、电化学窗口宽等，有望作为电解质用于CO2电化学转化体系，促进该领域的发展。
最近，中国科学院化学研究所韩布兴院士团队在《国家科学评论》（National Science Review, NSR）发表综述论文，系统总结了近几年来ILs基电解质中，电催化 CO2转化制备高附加值化学品的主要研究进展，该论文第一作者为在读博士生谭醒醒，通讯作者为韩布兴院士和孙晓甫研究员。
CO2直接电还原（CO2ER）和CO2作为C1合成子参与的有机电催化转化反应（CO2EOT）是实现CO2电化学转化的两条重要途径。围绕此两种途径，作者总结了ILs基电解质中CO2参与的C-X键（C-H、C-C、C-O、C-N键）的构筑，并制备得到CO、甲烷、甲醇、羧酸、有机碳酸酯和恶唑烷酮衍生物等化学品。
文章重点关注了电催化剂、ILs组分、反应器结构及反应条件对CO2电催化反应活性、选择性的影响。此外，文章对ILs提高CO2电催化转化反应机制进行了阐述，为后续设计新型、功能化的离子液体基电解质以实现高效电催化转化CO2提供了指导。文章最后，作者进一步分析了离子液体基电解质体系中电催化CO2的瓶颈及相应解决方案，特别是在制备多碳产物及产物选择性方面；并展望了CO2电化学固定领域的广阔前景。
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文章信息：
Ionic liquid-based electrolytes for CO2 electroreduction and CO2 electroorganic transformation
https://doi.org/10.1093/nsr/nwab022
Journal
National Science Review