电化学CO2还原（CO2RR）已成为利用可再生能源进行CO2转化的一种极具潜力的方法。当使用铜（Cu）基催化剂时，CO2可以转化为多碳（C2+）燃料和化学品，并几乎实现零排放，从而有助于结束人为碳循环。因此，合理设计和开发Cu基催化剂以实现高选择性、高效率的CO2RR至关重要。
近日，复旦大学郑耿峰教授综述了合理设计用于CO2RR的Cu基电催化剂的最新策略和研究进展，这些催化剂可以极大的提高CO2RR产物选择性和效率。
文章要点
1）作者首先简要综述了Cu催化CO2电还原在产物选择性和电催化活性方面的最新研究进展。然后，总结了Cu基催化剂上CO2电还原的最新理论和机理（CO的生成和吸附、C-C偶联和后C-C偶联）。
2）作者进一步总结了旨在促进CO2电还原为碳氢化合物和C2+含氧化合物产物的Cu催化剂的设计策略，将现有的Cu基催化剂设计策略分为四大类（串联催化剂设计、电子结构调节、选择性刻面暴露和辅助因子/添加剂）。
3）尽管近年来人们在开发更多的C2+选择性Cu电催化剂方面取得了巨大进展，但仍需要利用从揭示机理获得的信息来设计新型催化剂。机理研究需要能够实时监测动态研究反应和催化剂的operando/原位技术。然而，现有的各种operando/原位技术存在包括时间分辨率、探测深度和空间分辨率等技术限制。作者指出了目前人们在阐明CO2和CO电还原的全部机理、operando/原位表征技术和电催化系统方面仍面临的挑战。
4）作者最后展望了用于CO2电还原的Cu基催化剂的未来前景。
参考文献
Yuhang Wang, et al, Designing Copper-Based Catalysts for Efficient Carbon Dioxide Electroreduction, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202005798
https://doi.org/10.1002/adma.202005798
