苏州大学封心建、王炯、Jun Zhang等研究团队提出了一种超疏水三相光热电极策略，通过耦合光热转换与界面工程显著提升了二氧化碳电还原反应（eCO₂RR）性能。该电极结构实现了催化剂界面的局部高效加热，同时维持了高CO₂浓度，有效解决了传统加热方法中温度与CO₂溶解度相互制约的难题。在光照下，该电极的CO部分电流密度较常温条件提升260%，并有效抑制了析氢副反应。
本文要点
要点1. 设计与结构：构建了金纳米颗粒负载的超疏水多孔碳基光热电极，形成稳定的气-液-固三相界面。超疏水表面确保了稳定的气相CO₂传输通道，而碳基体则提供了高效的光热转换能力。要点2. 性能提升：在400 mW·cm⁻²光照下，电极表面温度可达60°C，CO₂传质速率达到传统两相电极的50倍。界面CO₂浓度维持近饱和水平，使得CO的法拉第效率超过90%，CO产率显著提升。要点3. 机理阐明：理论模型与实验验证表明，性能提升源于光热效应加速的反应动力学，以及超疏水界面维持的高局部CO₂浓度。二者协同作用克服了升温导致的CO₂溶解度下降与析氢反应加剧问题。要点4. 能效优势：与整体溶液加热相比，局部光热加热实现相同温升的能耗降低超过70倍，展现了优异的能量效率与实用潜力。Mengli Zeng, Siyu Zou, Lihui Huang, Jun Zhang, Jiong Wang, and Xinjian Feng. Photothermally Driven Efficient CO₂ Electroreduction Based on a Superhydrophobic Electrode, J. Am. Chem. Soc. (2025)
DOI: 10.1021/jacs.5c19088
https://doi.org/10.1021/jacs.5c19088
