二氧化碳排放导致的温室效应全球瞩目，电催化二氧化碳还原制一氧化碳是实现二氧化碳转化的理想路径。电催化二氧化碳还原反应发生在气、液、固界面，反应物和产物的传输是影响反应速率的关键因素，电解池的结构设计对该反应的速率影响显著。基于膜电极的新型电解池可有效降低电极间距，减少欧姆电阻；强化二氧化碳扩散，增强传质；同时电极设计更为方便，利于放大。催化电极材料是膜电极的关键材料之一，采用行之有效的策略开发具有低过电位、高选择性等特点的催化材料，可有效地提升电催化二氧化碳还原的性能。此外，离子交换膜是膜电极电解池的另一关键材料之一，其性能优劣对电催化二氧化碳还原效果影响较大。目前针对离子交换膜的研究非常欠缺。因此，我们从分子结构设计和调控的角度去改善离子交换膜的理化性能，尤其是其离子传导能力、机械性能、尺寸稳定性等，深入研究气体扩散电极和离子交换膜的相互匹配与结合方式，优化电催化二氧化碳还原的工艺条件，获得优异的电催化二氧化碳还原效果。

碳循环及电催化CO₂还原装置^{[Ref. Appl. Energy 277 (2020) 115557]}

代表性成果：

一、学术论文

[1] Hongyan Yang, Ling Gao（共同第一作者）, Bingyan Wu , Dantong Shen , Jinchao Li*, Liang Chen , Qin Chen , Yaping Zhang*. Branched polybenzimidazole-based anion exchange membranes for efficient electrocatalytic CO₂ reduction, Separation and Purification Technology 408 (2026) 139243.

[2] Ling Gao, Hongyan Yang, Lingxiang Guo, Dantong Shen, Jinchao Li*, Liang Chen, Qin Chen, Yaping Zhang*. Designing membrane electrode assembly and optimizing process parameters for electrocatalytic CO₂ reduction, International Journal of Hydrogen Energy 232 (2026) 155034.

[3] Ling Gao, Hongyan Yang, Xueling Liu, Jinchao Li*, Liang Chen, Qin Chen, Xiaolin Ge, Yaping Zhang*. Constructing ion transport channels and modulating interfacial microenvironments to achieve high-performing membrane electrode assembly for electrocatalytic CO₂ reduction, Separation and Purification Technology 380 (2026) 135479.

[4] Liang Chen*, Ling Gao, Xinai Zhang, Xueling Liu, Qin Chen, Jinchao Li*, Yaping Zhang*, Tianxia Liu. Nickel phthalocyanine based porous bimetallic catalysts for high activity CO₂ electroreduction over wide potential window, Molecular Catalysis 579 (2025) 115039.

[5] 刘雪铃，高凌，杨宏燕，李劲超*，陈良，陈锓，张亚萍*. 季铵化聚醚醚酮膜的构筑及其在电催化CO₂还原中的应用, 膜科学与技术 45（2025）23-34.

[6] Jinchao Li, Zeyu Cao, Xinai Zhang, Ling Gao, Xueling Liu, Liang Chen*, Yaping Zhang*, Qingchun Zhang*, Ping Zhang, Tianxia Liu. Gram-scale synthesis of Ni-Zn diatomic sites catalyst for efficient electrochemical CO₂ reduction, Molecular Catalysis 558 (2024) 114050.

[7] 曹泽宇，张心爱，张 博，刘雪铃，李劲超* ，张亚萍. 镍纳米颗粒调控MOF基镍-氮碳催化剂高效电催化还原 CO₂的研究, 现代化工 44（2024）94-100.

[8] Jinchao Li, Jingfeng Li, Zeyu Cao, Bo Zhang, Xinai Zhang, Xueling Liu, Tianxia Liu, Yaping Zhang*. Enhanced OH⁻ conductivity and stability of polybenzimidazole membranes for electrocatalytic CO₂ reduction via grafting and crosslinking strategies, Journal of Membrane Science 685 (2023) 121985.

[9] Zeyu Cao, Jingfeng Li, Xinai Zhang, Bo Zhang, Jinchao Li*, Yaping Zhang*, Qingchun Zhang, Ping Zhang, Yingze Song. Atomically dispersed copper-nickel electrocatalyst for highly selective electroreduction of CO₂ at wide potential range, Journal of Alloys and Compounds 968 (2023) 172250.

[10] Jingfeng Li, Zeyu Cao, Bo Zhang, Xinai Zhang, Jinchao Li*, Yaping Zhang*, Hao Duan. Electrochemical conversion of CO₂ to CO utilizing quaternized polybenzimidazole anion exchange membrane, Membranes 13 (2023) 166.

二、发明专利

[1] 李劲超，张亚萍，张博，李静凤，常冠军，张心爱，刘雪铃，龙俊，黄文恒，鲁爱兵，段浩. 一种季铵化聚酰亚胺膜的制备方法及应用，ZL 202310510139.X

[2] 李劲超，张亚萍，李静凤，曹泽宇，张博，张心爱，龙俊，黄文恒，段浩. 一种交联型季铵化聚苯并咪唑阴离子交换膜的制备及应用，ZL202211564689.1

[3] 张亚萍，李劲超，曹泽宇，李静凤，张心爱，张博，段浩. 一种高效电催化还原CO₂为CO的双原子电催化剂的制备及应用，ZL 202211411626.2

[4] 李劲超，张亚萍，李静凤，段浩，曹泽宇，段浩，罗钢，黄文恒，龙俊，胥文杰，刘军. 一种聚苯并咪唑季铵盐阴离子交换膜在电催化CO₂中的应用，ZL 202111442670.5

[5] 李劲超，张亚萍，曹泽宇，李静凤，张博，张心爱，段浩，罗钢. 一种用于电催化CO₂还原的双金属催化材料的制备及应用，ZL 202210487375.X

资助项目：

[1] 国家自然科学基金面上项目（No. 22478321），在研。

[2] 国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目（No. U20A20125），结题。