在海水中直接電解CO2，不僅可以將CO2轉(zhuǎn)化為CO，而且同時(shí)將氯離子（Cl-）轉(zhuǎn)化為Cl2，進(jìn)一步滿(mǎn)足光氣合成等下游行業(yè)需求，也促進(jìn)了CO2的凈消耗。因此，迫切需要實(shí)施在海水中直接電解CO2。近日，大連理工大學(xué)邱介山教授和于暢教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械化學(xué)方法制備的CoPc分子注入的石墨氮化碳納米片電催化劑（CoPc/g-C3N4）。

圖1. CoPc/g-C3N4的作用示意圖

CoPc/g-C3N4具有帶負(fù)電荷的表面和對(duì)Na+的優(yōu)先吸附能力。在天然海水中，當(dāng)電流密度為16.0 mA cm-2時(shí)，CoPc/g-C3N4對(duì)CO的法拉第效率（FE）為89.5%，并且可在模擬海水中穩(wěn)定運(yùn)行25 h。

圖2. 光氣反應(yīng)生產(chǎn)MDI工藝流程圖

過(guò)程監(jiān)測(cè)進(jìn)一步表明，NaCl電解液中的氯離子可以調(diào)節(jié)陽(yáng)極周?chē)姆磻?yīng)微環(huán)境，進(jìn)而對(duì)陰極中的CO2RR產(chǎn)生積極影響。模擬海水中的CO2RR整體分裂，在電池電壓為3 V下對(duì)CO的最大FE為98.1%。該工作描述了一種碳偶聯(lián)CoPc分子催化劑的開(kāi)發(fā)，該催化劑可以驅(qū)動(dòng)模擬海水中的CO2電解，并提供了一種有前途的直接聯(lián)產(chǎn)CO和Cl2的節(jié)能耦合反應(yīng)系統(tǒng)。

圖3. 評(píng)估模擬海水中整體裂解CO2的經(jīng)濟(jì)性和凈減少量

Toward an Understanding of the Enhanced CO2 Electroreduction in NaCl Electrolyte over CoPc Molecule-Implanted Graphitic Carbon Nitride Catalyst. Adv. Energy Mater., 2021, DOI: 10.1002/aenm.202100075. https://doi.org/10.1002/aenm.202100075.