近日，齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学部半导体材料与器件创新团队和氢电能源材料创新团队在国际著名期刊《Coordination Chemistry Reviews》（影响因子20.3）上在线发表了题为“In-situ characterization technologies and theoretical calculations in carbon dioxide reduction: In-depth understanding of reaction mechanisms and rational design of electrocatalysts”的综述论文。材料学部2022级硕士研究生王汝涛为文章的第一作者，材料学部闫理停副教授、赵学波教授和郭恩言副教授为文章的共同通讯作者。齐鲁工业大学（山东省科学院）为唯一单位。
化石燃料的过度消耗已使大气中的CO2浓度达到前所未有的水平，严重扰乱了全球碳循环。为了应对日益严峻的气候威胁，迫切需要推进突破性技术，致力于实现完整的碳循环闭合，关注碳管理的实际、可扩展解决方案。
二氧化碳电化学还原（CO2RR）通过利用可再生电力将二氧化碳转化为有价值的化学品和燃料，为解决全球能源危机和实现碳中和提供了重要途径。然而，在实际应用中，传统催化剂稳定性与活性理论往往因催化剂在操作过程中的动态重组而变得复杂，这成为该领域面临的重要挑战。为了解决这一问题，先进的原位表征技术和理论计算被引入，用以揭示CO2RR过程中催化剂及中间体的动态演化。通过深入研究纳米结构催化剂的形成机制，研究人员能够精确调控材料特性，从而优化催化剂的活性和选择性。
这篇综述全面总结了原为表征技术和理论计算的最新进展，并强调它们在理解CO2RR反应机理和促进高效催化剂设计中的关键作用。通过结合先进的实时监测技术和理论计算方法，深入理解反应机理，进而将变化的反应环境的动态演化与理论模型相联系。同时，探讨其在催化剂设计中的指导作用，并展望了未来在多技术融合与数据驱动催化剂优化方面的发展趋势。
图1 原为表征技术和理论计算在二氧化碳还原中的应用
该综述得到了国家自然科学基金、山东省青年创新与科技支持计划、济南市高校“20条”资助项目和齐鲁工业大学科教产融合创新试点等项目支持。
