近日，化学与材料科学学院毛俊杰/刘研团队在《Angew. Chem. Int. Ed.》期刊上发表题为“Protective Shield for Interfacial Cu⁺/Cu⁰ Sites Enhances Multicarbon Production Towards Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide”的研究论文。原文链接：http://doi.org/10.1002/anie.202524602。

电催化二氧化碳还原是实现碳中和目标的关键技术路径之一。铜基催化剂因其能生成高附加值多碳（C₂₊）产物而备受关注。然而，在阴极还原环境中，活性中心Cu⁺易被进一步还原为Cu⁰，导致其关键的Cu⁺/Cu⁰界面失活，严重限制了C₂₊产物的高效生成。

基于BTC“保护盾”的Cu⁺/Cu⁰界面稳定化策略的示意图

针对这一核心挑战，研究团队创新性地提出“保护盾”策略：通过电化学重构在Cu⁺/Cu⁰界面构筑均苯三甲酸（BTC）分子级防护层。该BTC“保护盾”可优先捕获反应中的质子中间体（*H），有效抑制*H对Cu⁺位点的腐蚀与还原，从而显著稳定Cu⁺/Cu⁰活性界面。实验结果表明，基于该策略构建的BTC稳定的Cu⁺/Cu⁰催化剂在中性电解液中实现了高达 86.4 ± 2.4% 的法拉第效率用于C₂₊产物生成，并在600 mA cm⁻²的大电流密度下仍保持优异性能。密度泛函理论进一步揭示，BTC稳定的Cu⁺/Cu⁰界面促进了*CO与*COH之间的不对称耦合路径，显著降低C–C偶联能垒，从而加速多碳产物生成。

本研究不仅实现了对Cu⁺/Cu⁰界面的动态稳定调控，更重要的是提出了一种基于分子屏蔽的界面工程新范式，为设计高活性、高稳定性CO₂电还原催化剂提供了全新的思路与策略。

论文第一作者为硕士研究生林宇韬和姚瑶，通讯作者为中国科学技术大学卓之问副研究员、安徽师范大学毛俊杰教授和刘研副教授。安徽师范大学为论文第一完成单位。