二氧化碳(CO₂)不仅是主要的温室气体之一，也是一种无毒、廉价、丰富、可再生的碳源。利用CO₂不仅可以解决温室效应带来的环境问题，还可以缓解日益严重的能源消耗问题。然而，CO₂是高度热力学稳定和动力学惰性。为了实现CO₂的高价值利用，迫切需要有效地活化CO₂。CO₂的电化学固定是CO₂化学固定的有效途径之一，可以在常温常压下实现。电化学固定CO₂有两种方法:一种是在水电解质中还原CO₂。然而，水电解质中还原性产物数量众多，要想高效分离出高纯度产物并不容易。另一个是二氧化碳和有机分子在有机溶剂中的固定。与水性电解质相比，它不仅拓宽了阴极的电位窗口，而且具有更高的CO₂溶解度。通过电化学羧化作用活化和固定CO₂是一种绿色且有前景的方法，用于合成必需的羧酸或羧酸衍生物，它们也是具有附加值的医药中间体或燃料。

有鉴于此，湖南大学王双印教授和邹雨芹等人，综述了新型反应底物和反应机理的电化学羧化研究进展，以及高效纳米电催化剂的合理设计。

本文要点

1）首先，对近年来几种典型的电羧化反应类型的反应机理进行了总结，如卤素、烯烃、炔烃、醛、酮类分子以及无机铵根离子，比较了不同类型电解质、溶剂、反应温度以及电极材料性质对反应活性的影响。

2）通过红外光谱、理论计算等研究方法对有机分子在电催化剂表面的吸附过程进行概括，强调了电催化剂在电羧化反应过程中的重要性，总结了近年来高效的纳米结构电催化剂在电羧化领域中的利用，最后对电羧化反应所面临的挑战和亟待解决的问题进行了展望。

3）电化学羧化是一种清洁、高效的CO₂固定方式，它可以将有机物分子以接近100%的原子效率高效转化为高价值的羧酸类有机物，如卤素、烯烃、炔烃、醛和酮类分子。然而，电羧化反应的选择性较低，电催化剂在反应过程中的真实活性位点、几何/电子结构以及电催化活性之间的关系尚不明确。近年来发展迅速的纳米材料由于高的比表面积和丰富的反应活性位点，给电羧化反应带来了新的希望。

总之，该工作对于理解电羧化反应和设计高效的电羧化反应催化剂具有重要的借鉴意义。

参考文献：

Yuxuan Lu et al. Nanostructured electrocatalysts for electrochemical carboxylation with CO₂. Nano Select, 2020.

DOI: 10.1002/nano.202000001

https://doi.org/10.1002/nano.202000001