卤化物有望提高用于二氧化碳转化的催化剂的性能。一组科学家研究了与卤化物相关的最新进展和挑战，并提出了他们对未来研究方向的展望。

研究人员回顾了卤化物对电化学二氧化碳还原的影响

该团队于2022年11月30日在《纳米研究能源》杂志的一篇评论论文中发表了他们的发现。

科学家们正在寻找电化学二氧化碳还原反应(CO2RR)作为一种有前途的技术，以帮助缓解全球变暖和储存可再生能源。为了使这项技术取得成功并且低成本，需要高效的电催化剂。尽管具有潜在的CO2RR，但由于催化剂活性和选择性、系统效率以及对反应途径的了解，其使用目前受到限制。

为了使CO2电还原技术得到实际应用，迫切需要开发具有高活性和选择性的电催化剂。

因此，研究团队对卤化物离子在CO2RR过程中的作用和机理进行了全面回顾，以帮助更好地指导未来高效电催化剂的设计。“最终目标是设计更高效、更活跃的催化剂，将CO2转化为增值化学品和燃料。在碳利用方面有很强的应用，”材料研究与工程研究所研究员YanweiLum说，科学、技术和研究局。

在他们的回顾中，该团队探索了卤化物离子对电催化剂结构和形态的作用。接下来，他们检查了卤化物离子与催化剂表面活性位点的价态之间的关系。然后他们总结了卤化物提高CO2转化效率的机制，包括卤化物离子参与电子转移的方式及其对反应途径的影响。他们以总结和未来展望结束他们的研究。“我们希望关注并鼓励进一步研究卤素元素与CO2转化催化剂的结合和相互作用，”Lum说。

该团队强调了他们认为值得深入调查和研究的三个领域。首先，团队建议设计模型系统以识别不同情况下的关键机制。该团队对卤化物在纳米结构重组、电子结构调制和直接促进下促进电化学CO2还原的机制进行了分类。

然而，这些因素都会同时影响催化剂，因此很难区分发挥作用的关键因素。因此，为了深入了解卤化物离子在CO2还原反应中的作用，该团队认为有必要系统地设计定义明确的模型系统，以研究每种情况的关键机制。

他们的第二个建议是开发先进的原位表征工具，以更好地了解卤化物的作用。在反应条件下，催化剂表面结构、活性位点、价态和反应中间体都可以动态变化。然而，这些动态变化往往发生的时间极短，卤化物在此过程中的作用可能无法通过易地研究得到充分体现。

因此该团队建议采用先进的原位表征和方法来测量催化剂表面和结构的变化。例如，原位X射线吸收光谱可用于研究催化剂在反应条件下的氧化态。原位透射电子显微镜可用于观察催化剂的纳米结构在CO2还原过程中如何变化。

他们的第三个建议是探索新的卤化物基催化剂架构。到目前为止，研究主要集中在开发卤化物改性的金属基电催化剂。除了此类系统之外，可能还有其他设计新型电催化剂的机会。例如，将卤素掺杂到碳基催化剂中，使用有机卤化物作为分子添加剂来提高电催化活性，可能成为极具前景的探索新途径。