综述：铜基催化剂电催化CO2 还原制乙醇的研究进展

　　（推荐语）这篇综述系统阐述了铜基催化剂在电催化CO2 还原（ERCO2 ）制乙醇领域的最新进展，重点探讨了C-C耦合机制、催化剂设计（单金属/双金属/CuO基/非金属修饰）及选择性调控策略（限域效应、局部环境与电子结构调控），为碳中和目标下高值化C2 产物（如C2 H5 OH）的绿色合成提供理论指导。

　　

反应机制：从CO₂
到乙醇的电子舞蹈
电催化CO₂
还原（ERCO₂
）是一场涉及多电子转移的分子魔术，铜基催化剂凭借对CO中间体的独特吸附能力（ΔG_ads
为负值）和适度的H吸附（ΔG_ads
为正值），成为C-C耦合的关键推手。热力学数据显示，乙醇生成的标准电极电位为-0.09 V（vs. RHE），但实际反应需克服更高过电位。反应路径中，CO二聚形成OCCO是关键限速步，后续加氢步骤的能垒差异决定了乙烯与乙醇的选择性竞争。

铜基催化剂：元素组合的协同效应

• 单金属铜：晶面取向（如Cu(100)）显著影响*CO覆盖度，立方体纳米颗粒因高比例(100)晶面实现52%的乙醇法拉第效率（FE）。
• 双金属体系：Cu-Ag合金中Ag稀释Cu位点，抑制析氢反应（HER），同时促进*CO二聚，使乙醇FE提升至67%。
• CuO基催化剂：原位还原生成的Cu⁺
  /Cu⁰
  界面稳定*CH₃
  O中间体，推动C₂
  H₅
  OH路径。
• 非金属修饰：氮掺杂碳层包裹Cu纳米线（Cu@NC）通过电子转移增强*CO吸附，乙醇选择性达81%。

选择性调控：三把化学钥匙

1. 限域策略：金属有机框架（MOF）孔道限制反应空间，延长*CO停留时间，C-C耦合概率提升2.3倍。
2. 局部环境调制：离子液体电解质[BMIM][BF₄
   ]降低*CO₂
   活化能垒，乙醇/乙烯比例从1:1逆转至3:1。
3. 电子结构工程：硫掺杂诱导Cu 3d轨道电子重排，优化*OCCOH结合能，乙醇分电流密度达300 mA·cm^-2
   。

挑战与未来：从实验室到工厂
当前ERCO₂
研究仍面临单程转化率低（普遍<10%）、催化剂稳定性不足（<100小时）等瓶颈。未来需开发原位表征技术解析动态活性位点，并结合人工智能筛选双功能助催化剂。工业级电解槽设计需匹配高电流密度（>1 A·cm^-2
）与低能耗（<3 kWh·m^-3
CO₂
），最终实现碳循环经济闭环。