二氧化碳（CO₂）是温室气体的最主要成分之一，它的增加引起了严重的温室效应，破坏了生态平衡。随着能源和环境问题的日益突出，将CO₂通过催化手段转化为可用能源产品，以实现其资源化、能源化利用，已成为实现可持续发展的重要途径。近期，东华大学环境科学与工程学院乔锦丽教授课题组在相关领域取得了新的进展，其成果已被《电化学》期刊选为2022年第1期封面论文。
《电化学》是中国电化学专业委员会会刊，由厦门大学田邵武院士为名誉主编，孙世刚院士领衔担任主编，并于2022年第一期始由双月刊升级为单月刊，语种为“中英”双语。
化石燃料的开发促进了经济的发展，但其持续消费也加剧了环境的恶化。CO₂作为化石能源燃烧反应后的最终产物，它的大量释放破坏了环境中的碳平衡。当前，在工业上，仍然需要化石燃料来提供能源，因此有必要通过捕获、储存和转换二氧化碳来降低大气中的二氧化碳浓度。有效地将二氧化碳转化为碳基化学品和燃料具有良好的前景。
近年来，在温和条件下电催化利用绿色电能转化CO2已成为主要的方法之一。在电催化二氧化碳还原反应(CO2RR)中，CO2可以被还原成一氧化碳、甲烷、甲醇、甲酸盐和乙醇。然而现阶段，电催化CO2RR面临着许多问题。由于二氧化碳分子的高度中心对称结构，电化学反应动力学极其缓慢，需要几百毫伏的过电位才能激活具有高键能的碳氧键。此外，在较高的过电位下，会伴随发生副反应析氢反应(HER)，影响CO2RR的选择性。为了克服此类问题，科研人员将目光集中于电催化剂开发。与此同时，为了实现工业级电流密度，开发新型反应器以取代传统H-电解槽是无法规避的重要课题。
基于以上问题，东华大学环境科学与工程学院乔锦丽教授课题组通过氮掺杂碳布耦合电沉积策略，一步制备Cu/Sn薄层催化剂，应用于膜基流动式反应器，获得甲酸法拉第效率89.56%，且可连续工作20小时无衰减。近日，该工作以“一种用于电还原CO2生成甲酸的高性能连续流动式MEA反应器”（A High Performance Continuous Flow MEA Reactor for Electroreduction CO2 to Formate）为题发表在中国《电化学》，并被选为封面论文。论文第一作者为乔锦丽教授指导的专业学位硕士生刘佩旋。
乔锦丽教授（前排）及团队
乔锦丽教授课题组长期从事先进电化学能源/环境领域研究，包括：光/电催化二氧化碳资源化能源化利用；甲烷等小分子电氧化资源化利用；二氧化碳电催化资源化-有机废水降解耦合技术和高比能可充电金属-空气电池技术；低温燃料电池关键电极材料/膜材料；高温固体燃料电池（SOFC）阳极金属支撑技术和太阳能-固体高温电解（SOEC）耦合制氢技术等。此前，在2021中国高起点期刊Carbon Energy上，乔锦丽教授所指导的外国留学生Israr Masood ul Hasan和博士生彭芦苇共同完成的“Carbon-based metal-free catalysts for electrochemical CO2 reduction: Activity, Selectivity, and Stability“综述论文同样被选为封面论文。此外，徐能能博士的综述论文“Recent Progress in Bifunctional Catalysts for Zinc-Air Batteries”也曾被选为《电化学》热点论文。
早在2017年，乔锦丽教授就成功为东华大学申报了中国电化学理事单位，实现了学校在电化学界影响力的突破。鉴于乔锦丽教授在电化学领域的贡献，她在2021年12月被中国电化学会专业委员主任孙世刚院士特别邀请，担任《电化学》编委。而在此之前，乔锦丽教授已先后被邀请担任Electrochemical Energy Review(Springer)( IF >28)，Green Energy & Environment (IF >8)，Energy&Environmental Materials (IF > 15)，Maters Report: Energy (Elsevier)，Energy Materials，Frontiers in Energy Research，Current Graphene Science以及Frontiers in Membrane Science and Technology等杂志副主编或编委。
拓展阅读：
乔锦丽，东华大学环境科学与工程学院教授、博士生导师。主要研究方向为燃料电池、金属-空气电池、CO2/N2电化学还原。先后承担国家自然科学基金（面上/联合/重大）、上海市科委（基础重点/国际合作/港澳台合作）、上海市教委创新项目、高端外传引智项目、教育部博士导师基金以及留学人员归国基金等18项。以第一/通讯作者发表SCI收录论文200多篇，国内外重大学术会议主题/嘉宾邀请报告50多场。申请/获权日本和中国发明专利30多项，撰写英文专著6部/10章节。组织并担任10多次重要国际学术会议和研讨会主席/副主席/组织委员。2021年，乔锦丽教授先后入选2021中国《材料导报》2021年度“突出贡献专家”，以及美国斯坦福大学发布的全球（World's Top 2% Scientists 2020）终身科学影响力排行榜。
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本文素材来源：东华大学环境科学与工程学院、电化学期刊、nanomicroletters等
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