报告人：常晓侠 副研究员

报告人单位：北京大学

报告时间：2025年11月21号 16:00-17:00

报告地点：张江校区6号楼二楼宣讲厅

邀请人：李俊 长聘教轨副教授

报告摘要

以清洁电能为驱动的 CO₂还原反应（CO₂RR）是实现“双碳”目标的潜在技术。随着气体扩散电极（GDE）的应用，CO₂RR 反应速率已接近工业化水平。然而，受限于对 GDE 中反应物传输机制、催化剂表面微环境及高活性位点分布的认识不足，高效电极结构与反应器件仍需优化。本文研究发现，在釜式电解池中，CO₂主要通过 GDE 背面多孔层传输至催化剂表面，高活性位点集中于液面处因电极浸润形成的半月板区域。通过表面增强拉曼光谱原位表征，仅在半月板区域观测到 CO₂RR 中间体——吸附态 CO，而液固二相界面则以CuOₓ/(OH)ᵧ 为主。进一步比较发现，釜式电解池的半月板区域与流动型电解池中的 GDE 具有相当的 CO₂RR性能，据此开发了三维组装 GDE，提升了单位面积反应性能。此外，针对 GDE 中催化剂层活性区域认知不完善的问题，研究创新地采用薄层 Bi 作为探针，定位了 Ag 催化剂层在 GDE 中的实际活性区域，发现其随 Ag层厚度增加而移动。实验表明，在-100 mA cm⁻²条件下，CO₂扩散长度小于 600 nm，实际活性区域厚度约450 nm，位于距 PTFE 基底150–600 nm 区间。电流密度、反应气湿度及 GDE 基底性质等参数均影响活性区域位置与厚度。研究还揭示了传统拉曼光谱在实际活性区表征中的局限，强调了发展原位表征技术的必要性。

报告人简介

常晓侠，北京大学化学与分子工程学院副研究员，分别于 2012 年和 2018 年在天津大学化工学院获得工学学士和博士学位，博士期间师从巩金龙教授，2018-2021 年于美国特拉华大学化工系从事博士后研究，合作导师徐冰君教授，2022 年加入北京大学化学与分子工程学院任副研究员。从事电催化反应工程、催化反应机理研究，以及高效反应器件的设计和构建。目前 H 指数为 46，论文引用一万余次。