近日，纺织新材料与先进加工全国重点实验室陈嵘教授团队在Advanced Functional materials期刊发表题为“Hierarchical Copper Catalyst with Ligand-bridged Nanoclusters for Stable and Large-Current-Density CO2-to-C2 Electrosynthesis”的研究论文（链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202530964）。武汉纺织大学为论文第一署名单位，全国重点实验室张维博士为第一作者、陈嵘教授为通讯作者，华中师范大学余颖教授为共同通讯作者。
电催化CO2还原制备高值C2产物（如乙烯、乙醇）是实现碳中和的关键路径，但面临高活性与高选择性难以兼顾的核心挑战。传统通过配体修饰提升选择性的策略，往往以牺牲活性位点和导电性为代价，难以适应工业级高电流密度运行的要求。
图1铜纳米片上原位生长铜团簇催化剂结构
为解决这一难题，本研究通过一种原位生长策略，在二维铜纳米片表面上，成功原位构筑了高密度的有机配体修饰的铜纳米团簇。这一设计实现了多重功能集成：二维铜纳米片基底保障了高效电子传输；高密度分布的纳米团簇提供了丰富的本征活性位点。在电化学二氧化碳还原测试中，该催化剂在-1.1 V的电位下，实现了95.6%的C2产物法拉第效率，其C2产物电流密度高达-673.1 mA cm-2，在膜电极体系长时间测试条件下保持结构完整。
图2催化性能
结合原位表征、分子动力学模拟与密度泛函理论计算，研究揭示了性能提升的微观机理。研究发现二氟苯硫酚配体/铜界面协同诱发了电子效应与疏水效应：一方面，配体对铜活性位点进行了电子结构调制，优化了*CO关键中间体的吸附；另一方面，界面形成的疏水微环境抑制了析氢副反应。二者的共同作用显著降低了C-C耦合（CO二聚）的反应能垒，从而同时实现了CO2至多碳产物高效电合成。
图3催化反应机制研究
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