将大气二氧化碳(CO2)这种温室气体转化为有用资源，例如一氧化碳、甲酸和甲醇及其副产品，被认为是缓解全球变暖和产生经济价值的一条有前途的途径。CO2转化的一种方法是通过电催化还原。

该方法利用传统的催化剂，例如负载在导电碳上的铅、银、锡、铜、金等作为电极材料来选择性还原CO2。然而，在电催化过程中，电极经常暴露在电解质的高pH环境中，这会导致催化剂载体的降解，这是人们主要关注的问题。

为了应对这一挑战，由日本东京理科大学(TUS)科学技术研究生院和科学技术研究所的KaiTakagi先生和ChiakiTerashima教授领导的研究小组最近开发了一种基于二氧化钛(TiO2)粉末的催化剂载体，二氧化钛是一种常用于防晒霜、油漆、涂料、牙膏、塑料、纸张、药品和食品着色的化合物，作为碳的替代品，有助于有效减少CO2。

他们的研究成果发表在《整体环境科学》杂志上。

研究人员首先使用安全且廉价的液内等离子体进行表面处理，以提高TiO2的电化学性能。

“液体中等离子体处理的TiO2保持了其颗粒形状和晶体结构。此外，元素分析以及TiO2界面键合状态和电化学性能的评估表明，对应于Ti4+和Ti3+的氧化还原峰衍生TiO2消失，氢过电压降低，”寺岛教授说。

这些观察结果使研究小组得出结论，在还原的TiO2表面的某些部分上发生了钨涂层或掺杂。

然后，研究人员使用TiO2作为载体，并负载其作为催化剂的银纳米颗粒(AgNP)，开发出用于CO2还原的气体扩散电极。虽然未经处理的TiO2对CO2和炭黑表现出高选择性，但负载40wt%AgNP的液体等离子体处理的TiO2表现出增加的氢气产量和增强的催化性能。

鉴于氢气与一氧化碳的合适比例对于有效减少CO2非常重要，因此所提出的技术在将CO2转化为有用副产品(例如合成气)方面具有巨大潜力，合成气被认为是具有非常高工业价值的清洁燃料。

此外，CO2的电催化还原可以与可再生能源(例如太阳能电池板或风力发电)相结合，以实现可持续且环保的CO2转化。因此，这项工作是朝着有效解决温室气体排放和应对气候变化迈出的重要一步。

“希望本研究能够促进碳中和和碳回收技术的研究，分别与联合国可持续发展目标7、12和13(负担得起的清洁能源、负责任的消费和生产以及气候行动)保持一致。反过来，这些将为实现碳中和和可持续的未来打开大门。”寺岛教授总结道。

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