中南大学刘又年/陈善勇/邓留团队: 拓展传统认知提出“氢源调控”新策略

背景：CO₂电化学还原（eCO₂RR）是一种将CO₂转化为高附加值化学品的前沿技术，有助于实现“双碳”目标。传统研究认为CO₂活化是反应的关键限速步骤，而氢源（通常来自水）被视为被动因素，但水的解离存在能垒高、易形成碳酸盐沉淀、催化剂稳定性差等问题，制约了其大规模应用。研究目的：中南大学刘又年/陈善勇/邓留团队旨在拓展传统认知，提出“氢源调控”新策略，通过实验与理论相结合，探究在酸性电解液中利用水合质子（H⁺）直接作为氢源对eCO₂RR的促进作用。结论：研究发现，在酸性电解液（pH=2）中，氮掺杂碳纳米管（N-CNTs）表现出卓越的CO₂还原性能，包括高法拉第效率和电流稳定性。通过原位光谱、电化学动力学分析和密度泛函理论计算，证实质子直接作为氢源可显著降低CO₂质子化步骤的能垒，促进反应动力学，为eCO₂RR的理性设计提供了全新范式。