近年来，人们对将 CO2 转化为有价值的化学产品进行了深入的探索。受益于清洁电力成本的大幅降低，电化学方法已成为 CO2 转化和固定的潜在手段。与 H2O 的直接电化学 CO2还原反应(CO2RR)以不断提高的效率、选择性和稳定性实现。相比之下，与小分子和有机底物耦合的 CO2RR 可以形成更高价值的化学物质，但仍然受到选择性差、反应机制不明确和电催化剂性能欠佳的阻碍。
有鉴于此，复旦大学郑耿锋教授等人，首先介绍了电催化剂CO2RR的发展及其反应机理。描述了几个有代表性的例子来强调概念和方法。然后简要讨论了偶联CO2RR的研究过程和反应机理。最后，提出了该领域的挑战和展望，以期进一步启发对偶联CO2RR反应机理的基本认识，以及对高活性、高选择性电催化剂、电解质和电解槽的优化。
本文要点
1、首先简要讨论了直接CO2RR的发展现状，然后重点讨论了与小分子和有机底物偶联的CO2RR。随着反应机理的探索和电催化剂、电解质和电解槽的设计，CO2RR的研究取得了重大进展。目前对小分子与有机底物偶联CO2RR的研究还处于早期和发展阶段，主要集中在反应条件的优化上。由于其较高的经济潜力和影响，这些耦合反应将会引起研究者更多的关注。开发高效的催化体系，从反应机理和电催化功能两方面了解整个过程是非常必要的。
2、对此，可以从以下几个方面进行探索。1) 研究催化剂结构和产物之间的相关性。2) 反应物的多重组合。反应物的组成在 CO2RR 中起着至关重要的作用。引入对特定反应有利或有害的反应物可能对调节产物选择性具有显着影响。3) 提高电催化剂的效率和利用率。4) 了解电解质的影响。在 CO2RR 中，阳离子、阴离子、局部电场和 pH 值的影响已被广泛讨论。耦合CO2RR 中是否也存在类似的影响值得进一步探索。5) 开发新型电解槽。电解槽的设计对 CO2RR 的性能有很大影响。6) 探索电催化剂、电解质和电解槽的协同效应。 CO2RR和耦合CO2RR的工业应用涉及电催化剂、电解质、电解槽等方方面面。
参考文献：
Yueli Quan et al. Electrocatalytic Reactions for Converting CO2 to Value-Added Products. Small Science, 2021.
DOI: 10.1002/smsc.202100043
https://doi.org/10.1002/smsc.202100043
