论文标题：Recent trends in CO₂ reduction through various catalytic methods to achieve carbon-neutral goals: A comprehensive bibliometric analysis

期刊：Frontiers in Energy

作者：Xuxu Guo, Hangrang Zhang, Yang Su, Yingtang Zhou

发表时间：11 Nov 2024

DOI： 10.1007/s11708-025-0988-2

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文章简介

为应对全球气候变化，实现碳中和目标，催化二氧化碳还原（CO₂RR）技术成为研究热点。本文通过文献计量学方法，系统分析了2015至2023年间电催化、光催化和热催化CO₂RR领域的研究趋势。利用Citespace、Bibliometrix和Vosviewer等工具对22107篇文献进行数据可视化分析，建立了该领域的知识框架。结果显示，中国、美国和印度是发文量最高的前三个国家，中美合作水平最高；《Applied Catalysis B: Environmental》是发文量和被引频次最高的期刊。关键词分析表明，“CO₂RR”、“CO₂”、“转化”和“还原”为核心研究方向，而“选择性”与“异质结”成为突出的研究热点。最后，文章强调了该领域当前面临的挑战，并提出了解决这些障碍的潜在策略，为催化CO₂RR领域的研究提供了宝贵的见解。

研究背景及意义

化石燃料的广泛使用导致CO₂排放量大幅增加，造成全球变暖和环境污染，严重威胁人类生存。为实现碳中和目标，利用催化技术将CO2转化为高附加值化学品和燃料成为全球研究热点。然而，现有研究多聚焦单一技术路径，缺乏对电催化、光催化及热催化CO₂还原反应（CO₂RR）领域的系统性分析，宏观趋势与跨学科关联尚未明晰。本文通过文献计量学方法，整合文献计量分析工具，系统梳理2015—2023年间该领域的研究动态，揭示国家/地区合作网络、核心期刊、关键词演化及技术瓶颈。研究不仅填补了CO₂RR领域多维度数据分析的空白，还明确了光/电催化的主导地位及单原子催化剂、异质结等新兴方向，为优化催化剂设计、促进多技术协同及规模化应用提供了理论支撑，对加速碳中和进程具有重要科学价值与实践意义。

研究内容及结论

文章以Web of Science和Google Scholar为数据来源，检索2015-2023年相关文献，经筛选后得到22107篇用于分析。运用CiteSpace、VOSviewer和Bibliometrix软件进行数据可视化分析，设置时间切片、关键词共现网络等参数。

图 1 研究过程流程图

从文献计量分析、文献分类、国家或地区合作网络、学科与期刊、参考文献共被引网络、关键词等方面进行分析。发现2015年后该领域发文量年均增长12.7%，2023年达峰值（3341篇），光催化领域占比最高（58.2%）。中国、美国、印度为发文量前三国家，中美合作最为紧密；中国学者在核心期刊《Applied Catalysis B: Environmental》表现突出。核心关键词为“CO₂RR”“转化”“还原”；新兴热点为“选择性”“异质结”，反映催化剂设计与反应机制优化方向。电催化以贵金属（Au、Ag）和非贵金属（Cu）为主，光催化依赖半导体（TiO₂、CdS）及MOFs，热催化侧重过渡金属（Fe、Co）与氧化物（CeO₂）。

图 2 分类和关键词聚类分析

研究结果表明，中国已成为催化CO₂RR领域的主要贡献者，中国研究人员在推动催化CO₂RR技术方作用。催化CO₂RR研究包括各种催化过程，该领域已发展成为一个跨学科领域。随着研究的进步，传统方法正逐渐被新技术和途径所取代，研究重点已从传统化学还原转向光催化和电化学还原。随着时间的推移，关于催化CO₂RR的研究变得更加系统，出现了新的热点主题。

图 3 CO2RR字段中关键字的共现网络

未来研究应聚焦于设计和开发新型的催化剂、增强光催化光谱响应和稳定性、提高电催化效率和工艺优化、提高热催化技术的效率并降低工作温度以及多催化体系的整合和协同效应，旨在改进和开发具有新型微结构或纳米结构的高效和稳定的催化剂，以增强CO₂的吸附和活化。随着新方法和技术的出现，该领域已准备好持续发展，朝着可持续和碳中和的未来迈进。

文章信息

Recent trends in CO₂ reduction through various catalytic methods to achieve carbon-neutral goals: A comprehensive bibliometric analysis

Xuxu Guo, Hangrang Zhang, Yang Su, Yingtang Zhou

Abstract:

The extensive utilization of fossil fuels has led to a significant increase in carbon dioxide (CO₂) emissions, contributing to global warming and environmental pollution, which pose major threats to human survival. To mitigate these effects, many researchers are actively employing state-of-the-art technologies to convert CO₂ into valuable chemicals and fuels, thereby supporting sustainable development. However, few studies have employed bibliometric methods to systematically analyze research trends in CO₂ reduction reaction (CO₂RR), resulting in limited macroscopic insights into this field. This study aims to conduct a scientometric analysis of academic literature on electrocatalytic, photocatalytic, and thermocatalytic CO₂RR from 2015 to 2023. Utilizing bibliometric analysis tools Citespace, Bibliometrix, and Vosviewer for data visualization, it establishes a knowledge framework for catalytic CO₂RR. The results show that China, the United States, and India are the top three countries with the highest number of published papers in this field, with China and the United States having the highest levels of collaboration. The journal Applied Catalysis B-Environmental published the most articles and received the highest citation count, with 3.4% of the articles in this field appearing in the journal and a total of 62526 citations. Keyword analysis revealed that terms like “CO₂RR,” “CO₂,” “conversion,” and “reduction” are the most frequently occurring, indicating key areas of focus. Additionally, “selectivity” and “heterojunction” emerged as prominent research hotspots. The discussion section highlights the current challenges in the field and proposes potential strategies to address these obstacles, providing valuable insights for research in the field of catalytic CO₂RR.

Keywords:

CO₂ reduction; electrocatalysis; photocatalysis; thermal catalysis; bibliometrics

Cite this article:

Xuxu Guo, Hangrang Zhang, Yang Su, Yingtang Zhou. Recent trends in CO₂ reduction through various catalytic methods to achieve carbon-neutral goals: A comprehensive bibliometric analysis. Front. Energy,

https://doi.org/10.1007/s11708-025-0988-2

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期刊简介

Frontiers in Energy是中国工程院院刊能源分刊，高教社Frontiers系列期刊之一。由中国工程院、上海交通大学和高等教育出版社共同主办。翁史烈院士和倪维斗院士为名誉主编，中国工程院院士黄震、周守为、苏义脑、彭苏萍担任主编。加拿大皇家科学院、加拿大工程院、中国工程院外籍院士张久俊，美国康涅狄格大学校长、教授Radenka Maric，上海交通大学教授Nicolas Alonso-Vante和巨永林担任副主编。

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