二氧化碳（CO2）电化学还原反应（CO2RR）是将温室气体转化为有用的燃料和化学品的最佳途径之一。然而，该反应的选择性低，过电位高，反应速率低。因此，CO2RR中的活性位点识别对于理解反应机理以及合理开发具有高选择性和稳定性的新型电催化剂至关重要。
有鉴于此，湖南大学王双印教授等人总结了反应过程中活性位点的原位表征技术，并更新了对CO2RR中各种催化剂（包括金属基催化剂，碳基催化剂和金属有机骨架基电催化剂）上活性位点的一般理解。对于每种类型的电催化剂，基于原位表征技术和理论计算，提出了反应途径和实际活性位点。最后，介绍了电化学固定CO2的主要局限性和挑战。这篇综述将为进一步的科学发展和二氧化碳电还原的实际适用性提供新的见识和方向。
本文要点
要点1. 尽管近年来已探索了越来越多的电化学还原CO2的电催化剂，但仍有一些问题需要进一步深入研究，例如催化机理，特定吸附/解吸、材料的内在活性等。为了设计出更高效的高活性和高选择性的CO2RR电催化剂，有关新型CO2RR电催化剂的建议包括以下内容：
1. 具有高产物选择性的电催化剂。现有的电催化CO2还原体系的产物选择性仍然较低。
2. 具有高表面灵敏度的原位技术。
3. 加深对CO2RR反应机理的认识。
4. 更可行的制备方法。目前的研究大多集中在催化剂的优化上，而没有考虑成本。繁琐的制备路线和昂贵的前驱体和表面活性剂的大量使用通常带来较高的成本。
要点2. 电化学CO2还原领域的未来发展趋势应集中在制备高选择性、活性和稳定性的纳米结构催化剂上。尽管开发用于CO2电化学转化的固态催化剂的最新进展离大规模应用还很遥远，但它们为优化催化剂以满足工业所需的活动提供了有价值的信息和背景。借助原位表征技术和理论计算，可以对反应机理有更深入的了解。
总之，该工作有望为CO2电还原技术的进一步科学发展和实际应用提供新的见解和方向。
Yuqin Zou et al. An Investigation of Active Sites for electrochemical CO2 Reduction Reactions: From In Situ Characterization to Rational Design. Advanced Science, 2021.
DOI: 10.1002/advs.202003579
https://doi.org/10.1002/advs.202003579
