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摘要
可再生电能驱动CO2电催化合成化学品或燃料，具有反应条件温和、产物选择性可调且可利用分布式可再生能源优势。合成气作为一类重要的化工原料气，可制备甲醇、乙醇、烯烃等大宗化学品，是CO2电催化转化的重要途径，如何高电流密度、高选择性且精准调控碳氢比例(CO/H2)是需要解决的关键科学技术难题。本文从提升电流密度和效率、拓宽合成气比例角度出发，综述了CO2电催化还原制合成气的最新研究进展，包括电极材料设计、电解液开发、电解槽结构创新等；论述了利用原位表征和理论模拟(DFT、MD)方法对CO2电催化还原制合成气反应机理的研究进展。在此基础上，提出可通过催化剂多级形貌调控、多活性位点设计、CO2捕集与转化系统集成、CO2还原与阳极反应耦合等途径，提升CO2电催化还原制合成气效率的策略。最后，探讨和展望了实现CO2电催化还原制合成气工业化的挑战和问题。
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单位中国科学院过程工程研究所; 郑州大学; 多相复杂系统国家重点实验室
