CO₂还原 液-固相vs气-固相_光催化

光催化二氧化碳还原反应因其绿色环保、条件温和以及原料丰富等优点，被视为实现“碳达峰”和“碳中和”的有效手段之一。然而，由于转化率和选择性的问题，这项技术目前仍停留在实验室研究阶段。

为了提高其效率，除了开发和设计高效的催化剂外，还可以通过优化反应工艺和调整反应条件来提升光催化二氧化碳的转化效果。 在液相反应体系中，由于固体催化剂分散在溶液中并保持持续搅拌状态，因此电荷传递和热传导效率更高。但是，二氧化碳在水中的溶解度和扩散系数较低，这会限制传质效率，从而影响光催化二氧化碳还原反应的效果。

在碱性条件下，二氧化碳的溶解度相较于中性和酸性条件更高。因此，可以通过提高溶液的pH值来增加二氧化碳的溶解度。此外，向水中加入有机溶剂如乙腈或乙酸乙酯也可以促进二氧化碳的溶解。 气相光催化二氧化碳还原反应具有抑制析氢反应的优势。因为在热力学和动力学上，将水还原为氢气比二氧化碳还原更容易发生，所以在液相反应中可能会引发析氢反应，降低二氧化碳的转化率。而在气相反应中，这种问题可以得到有效控制。

目前，气相光催化二氧化碳还原反应主要采用两种方式：一种是将光催化剂涂覆在基材上形成薄膜，具有一定湿度的二氧化碳气体流过薄膜表面；另一种是固定床式气相反应，具有一定湿度的二氧化碳气体直接穿过光催化剂床层。相比于第一种方法，固定床式的传质作用更为充分，有助于进一步提高光催化二氧化碳的转化率。