近日，齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）材料科學(xué)與工程學(xué)部半導(dǎo)體材料與器件創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和氫電能源材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國際著名期刊《Coordination Chemistry Reviews》（影響因子20.3）上在線發(fā)表了題為“In-situ characterization technologies and theoretical calculations in carbon dioxide reduction: In-depth understanding of reaction mechanisms and rational design of electrocatalysts”重要綜述論文,。材料學(xué)部2022級碩士研究生王汝濤為文章的第一作者,，材料學(xué)部閆理停副教授,、趙學(xué)波教授和郭恩言副教授為文章的共同通訊作者,。齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）為唯一單位,。
化石燃料的過度消耗已使大氣中的CO2濃度達(dá)到前所未有的水平,，嚴(yán)重?cái)_亂了全球碳循環(huán),。為了應(yīng)對日益嚴(yán)峻的氣候威脅,，迫切需要推進(jìn)突破性技術(shù),，致力于實(shí)現(xiàn)完整的碳循環(huán)閉合,，關(guān)注碳管理的實(shí)際、可擴(kuò)展解決方案,。
二氧化碳電化學(xué)還原（CO2RR）通過利用可再生電力將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品和燃料,，為解決全球能源危機(jī)和實(shí)現(xiàn)碳中和提供了重要途徑。然而,，在實(shí)際應(yīng)用中,，傳統(tǒng)催化劑穩(wěn)定性與活性理論往往因催化劑在操作過程中的動態(tài)重組而變得復(fù)雜，這成為該領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn),。為了解決這一問題,，先進(jìn)的原位表征技術(shù)和理論計(jì)算被引入，用以揭示CO2RR過程中催化劑及中間體的動態(tài)演化,。通過深入研究納米結(jié)構(gòu)催化劑的形成機(jī)制,，研究人員能夠精確調(diào)控材料特性，從而優(yōu)化催化劑的活性和選擇性,。
圖原為表征技術(shù)和理論計(jì)算在二氧化碳還原中的應(yīng)用
這篇綜述全面總結(jié)了原為表征技術(shù)和理論計(jì)算的最新進(jìn)展,，并強(qiáng)調(diào)它們在理解CO2RR反應(yīng)機(jī)理和促進(jìn)高效催化劑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵作用。通過結(jié)合先進(jìn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)和理論計(jì)算方法,，深入理解反應(yīng)機(jī)理,，進(jìn)而將變化的反應(yīng)環(huán)境的動態(tài)演化與理論模型相聯(lián)系。同時(shí),，探討其在催化劑設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)作用,，并展望了未來在多技術(shù)融合與數(shù)據(jù)驅(qū)動催化劑優(yōu)化方面的發(fā)展趨勢。
該綜述得到了國家自然科學(xué)基金,、山東省高等學(xué)校青創(chuàng)科技支持計(jì)劃,、濟(jì)南市高校“新20條”資助項(xiàng)目和齊魯工業(yè)大學(xué)科教產(chǎn)融合創(chuàng)新試點(diǎn)工程等項(xiàng)目支持。