电催化CO2还原技术全解：从分子机理到工业应用
课程简介
本课程系统讲解电催化CO2还原反应（CO2RR）的分子机理、催化剂设计原理、反应器工程和工业化路径。从CO2分子的电子结构出发，深入剖析不同金属催化剂的活性起源和选择性调控机制，涵盖晶面工程、合金化、单原子催化、纳米结构封装等前沿策略，并结合最新研究案例讨论从实验室到工业化的核心挑战。
图1：CO2RR催化剂技术路线演进
学习目标
- 理解CO2分子的电子结构与还原反应热力学
- 掌握不同金属催化剂的活性起源和选择性差异
- 了解晶面工程、合金化、单原子催化等前沿策略
- 认识纳米胶囊封装、瞬态组装等非平衡设计新范式
- 评估CO2RR工业化面临的核心挑战和解决路径
章节概览
- 第一章：CO2分子基础——电子结构、热力学与还原电位
- 第二章：金属催化剂——从Au/Ag到Cu的产物选择性图谱
- 第三章：晶面与缺陷工程——原子级结构调控
- 第四章：合金与固溶体——多元素协同效应
- 第五章：纳米胶囊与局部微环境——自增压策略
- 第六章：非平衡合成——瞬态组装与毫秒级热脉冲
- 第七章：反应器工程——从H型池到流动池和MEA
- 第八章：工业化路径——经济性分析与技术路线图