二氧化碳還原采用原位 X射線(xiàn)吸收光譜證實(shí)在催化過(guò)程中發(fā)生作用的活性位點(diǎn)是單分散的的Fe3+離子，這種Fe3+與氮摻雜的碳載體中的吡咯氮（N）原子配位從而在電催化過(guò)程中保持其+3價(jià)氧化狀態(tài)。這種配位機(jī)制可能是通過(guò)電子耦合作用實(shí)現(xiàn)的。

　　自工業(yè)革命以來(lái)，由于人類(lèi)活動(dòng)排放了大量的二氧化碳等溫室氣體，使得大氣中溫室氣體的濃度急劇升高，結(jié)果造成溫室效應(yīng)日益增強(qiáng)。大氣溫室效應(yīng)的不斷加劇導(dǎo)致氣候變暖，產(chǎn)生一系列當(dāng)今科學(xué)不可預(yù)測(cè)的世界性氣候問(wèn)題。如冰川融化，海平面上升等，甚至產(chǎn)生世界性的生態(tài)平衡紊亂，終導(dǎo)致世界發(fā)生大規(guī)模的遷移和沖突。因此，降低大氣中的二氧碳濃度勢(shì)在必行。

　　可再生電力驅(qū)動(dòng)的二氧化碳還原技術(shù)為含碳化合物的生產(chǎn)提供了另一種途徑，而傳統(tǒng)上含碳化合物都是利用化石燃料生產(chǎn)的。典型的CO2電還原方法是將陰極CO2還原反應(yīng)與陽(yáng)極析氧反應(yīng)(OER)結(jié)合起來(lái)，其中OER消耗了約90%的電力。

　　有專(zhuān)業(yè)人士發(fā)現(xiàn)甘油的陽(yáng)極電氧化可以降低高達(dá)53%的電力消耗。這大大降低了該生產(chǎn)過(guò)程的成本，為碳中性產(chǎn)物的生產(chǎn)開(kāi)辟了道路，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了12電子產(chǎn)物乙烯和乙醇的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。因此，本研究可作為設(shè)計(jì)低用電需求CO2電還原工藝的框架，進(jìn)而提高CO2應(yīng)用潛力和經(jīng)濟(jì)可行性。

　　將無(wú)機(jī)催化劑與固定CO2的微生物相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了高效的電驅(qū)動(dòng)CO2還原。然而，大通量可能受到介質(zhì)溶解度低的限制，例如H2，其中介質(zhì)的作用是將還原當(dāng)量從電極傳遞到微生物。

　　引入了一種具有生物相容性的全氟碳納米乳作為H2的載體，使二氧化碳還原為醋酸的能力提高了190%。以其中一種產(chǎn)乙酸菌為模型，4天內(nèi)醋酸的平均滴度為6.4±1.1 gl?1 (107 mM)，法拉第效率接近100%。這相當(dāng)于1.1 mM h?1的生產(chǎn)率，是生物電化學(xué)系統(tǒng)中高的產(chǎn)率之一。力學(xué)研究表明，全氟碳納米乳的非特異性結(jié)合促進(jìn)了H2轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)以及隨后的氧化動(dòng)力學(xué)。研究表明引入納米級(jí)氣體載體可以緩解電力驅(qū)動(dòng)微生物引發(fā)的CO2轉(zhuǎn)化為商業(yè)化學(xué)品的生產(chǎn)瓶頸。