综述：二氧化碳电还原制乙醇的研究进展

这篇综述系统阐述了电化学CO2还原反应（ECO2RR）制乙醇的最新进展，聚焦反应机制（如CO二聚与CO插入路径）、催化剂设计（Cu基/非Cu基材料）及界面工程优化策略，为碳循环平衡与清洁能源开发提供理论指导与技术参考。

　　

摘要

全球碳循环失衡问题日益严峻，电化学CO₂还原反应（ECO₂RR）因其温和的反应条件和环境友好特性，成为实现碳动态平衡的关键技术。其中，乙醇作为高附加值燃料的合成备受关注，但反应机制复杂性、竞争性副反应（如HER）及电流密度限制仍是主要挑战。通过结合原位表征与理论计算，研究者揭示了CO二聚与CO插入两种乙醇形成路径的动态演变过程，为催化剂设计提供了新思路。

引言

CO₂排放引发的环境问题亟需通过高值转化解决。乙醇作为多功能化学品，其ECO₂RR合成面临CO₂分子稳定性高、反应路径苛刻等难题。Cu基催化剂因其对*CO的适中吸附能力成为核心材料，而界面微环境调控（如电解质选择）可显著抑制副反应。

乙醇形成机制

CO中间体的覆盖率与二聚动力学是决定乙醇选择性的关键。理论计算表明，Cu(100)晶面更利于CH₂CHO稳定，而CO插入路径需克服较高能垒。原位拉曼光谱证实了Cu表面OCCOH中间体的存在，为机制解析提供了实验依据。

Cu基催化剂设计

通过晶面调控（如Cu(100)优先暴露）、表面形貌工程（纳米线/多孔结构）及合金效应（Cu-Ag双金属），可优化*CO吸附强度与C-C耦合效率。非金属掺杂（如N、S）能调节电子结构，降低反应过电位。

非Cu基催化剂探索

金属有机框架（MOFs）与单原子催化剂（SACs）展现出独特优势。例如，Fe-N-C体系通过限域效应促进*CO二聚，而SnO₂/C₃N₄杂化材料可增强CO₂吸附能力。

界面工程与设备集成

离子液体电解质可提高CO₂溶解度，气体扩散电极（GDE）设计能缓解传质限制。膜电极组件（MEA）反应器在连续化生产中展现出高效能优势，但长期稳定性仍需改进。

总结与展望

未来需突破催化剂稳定性与工业放大瓶颈，开发高通量筛选方法与人工智能辅助设计。CO₂电还原与可再生能源耦合的系统集成，将是实现碳中和目标的重要方向。