综述：光电流化学CO2还原反应的最新进展：光阴极设计及未来展望 可购买

《Journal of Materials Chemistry A》：Recent advances in photoelectrochemical CO2 reduction reaction: photocathode design and future perspectivesAvailable to Purchase

　　

碳捕获、利用和储存是减少二氧化碳（CO₂）排放的关键方法，这些排放对环境和人类健康构成了严重威胁。在现有的利用策略中，光催化和电催化二氧化碳还原方法已成为利用可再生能源将二氧化碳转化为高价值产品的有前景的技术。最近，光电化学二氧化碳还原反应（PEC CO₂RR）引起了广泛关注，因为它能够解决光催化二氧化碳还原过程中遇到的几个关键问题，包括太阳能利用效率低、 charge 重组速度快、反应动力学迟缓以及电催化二氧化碳还原过程中伴随的氢演化反应（HER）。通过将太阳能采集与电化学过程协同结合，PEC系统可以提高光能利用率，促进 charge 分离与转移，加速反应动力学，并抑制竞争性的氢演化反应，从而实现更高效和选择性的二氧化碳转化。然而，要实现高性能的PEC CO₂RR，需要同时满足光催化和电催化要求的光阴极，因此合理的光阴极设计至关重要。本文综述了基于硅（Si）和铜（Cu）的改良光阴极以及用于PEC CO₂RR的新颖光阴极的最新进展，特别强调了基于硅的光阴极的表面修饰策略，包括共催化剂集成以及导电层和保护层的设计，以提高活性、选择性、电荷转移效率及长期稳定性。此外，还重点介绍了基于铜的光阴极及新型光阴极（如单原子催化剂和混合纳米结构）的最新发展。系统比较了不同光阴极在不同偏压、光照强度和电解质条件下的产物分布及其稳定性。最后，讨论了未来的研究方向，包括先进的光阴极设计、反应条件优化、外部场辅助的PEC CO₂RR系统以及可扩展的产品分离技术，为开发高效、选择性和实用的下一代PEC CO₂RR系统提供了思路。

? 2026 作者。由英国皇家化学会（Royal Society of Chemistry）出版

2026

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