Alexis T. Bell教授，現任加州大學伯克利分校化工系Dow Professor of Sustainable Chemistry，勞倫斯伯克利國家實驗室Faculty Senior Scientist，美國科學院院士、美國工程院院士、美國藝術與科學院院士、美國科學進步會會士、日本促進科學學會會士、俄羅斯科學院西伯利亞分院榮譽教授、中國科學院愛因斯坦講席教授。歷任加州大學伯克利分?；は抵魅?、化學學院院長等職務。此外，Alexis T. Bell教授是國際公認的在催化反應機制與動力學、原子和分子水平的催化活性中心表征研究的領導者，在2008年被提名為“百名現代化學工程師”（One Hundred Engineers of the Modern Era）之一。Bell課題組的主要研究方向為催化劑活性中心組份和結構的識別，并對如何限制整體催化劑活性和選擇性的基本過程加以解釋。這些研究涉及到許多實驗和理論方法的應用，其中大部分是由Bell及其合作者提出的。他的主要研究重心為甲醇和乙醇氧化羰基化、烷烴氧化脫氫和烯烴的環氧化反應等。他還在生物質轉化燃料和電化學CO₂固定領域開拓了新的方向。

利用可再生能源產生電能對H₂O和CO₂進行電化學轉化，為將CO₂轉化為增值化學品和燃料提供了一條可持續的途徑。銅（Cu）基催化劑是一種最有希望的CO₂還原催化劑（CO₂R）。研究發現，Cu的表面結構及其附近的微環境都會影響Cu生成C₂₊產物的活性和選擇性。通過重構光滑表面或還原氧化銅或氮化銅產生的粗糙Cu表面有低配位位點，這些位點對形成C₂₊產物具有特別的活性和選擇性。雖然在高電解液pH下可進一步提高C₂₊產物的選擇性，但由于CO₂與OH^–反應生成HCO₃^–和CO₃^2-，導致Cu表面附近的CO₂濃度大幅降低。

此外，離子導電聚合物（離聚物）可以改變CO₂、H₂O、OH^–和H⁺的局部濃度，但離聚物對CO₂R的影響知之甚少，并且對于離聚物膜如何影響CO₂R的解釋也不一致。因此，有必要系統地了解離聚物層是如何通過改變背景電荷、反離子和離子交換容量等性質來影響CO₂R，從而調整Cu催化劑附近的化學微環境，以實現最佳C₂₊產物形成。

近日，美國加州大學伯克利分校Alexis T. Bell院士（通訊作者）等人報道了離聚物層可用于為Cu基催化劑上的選擇性生成C₂₊產物創造有利的微環境。為了充分闡明離聚物對局部Cu催化劑微環境的影響，作者使用雙層陽離子和陰離子導電離聚物涂層系統地探索和優化了這種微環境，分別通過Donnan排斥控制局部pH值和通過離聚物特性控制CO₂/H₂O比值。當這種量身定制的微環境與脈沖電解相結合時，可以進一步提高局部CO₂/H₂O比值和pH值，從而選擇性地產生C₂₊產物。

實驗測定發現，利用該策略使得法拉第效率（FE）達到了90%，而H₂的FE僅為4%，比裸Cu上的靜電電解增加了250%。這些結果強調了調整催化劑微環境作為提高電化學合成整體性能的手段的重要性。

離聚物涂層Cu對CO₂R的影響

Tailored catalyst microenvironments for CO₂ electroreduction to multicarbon products on copper using bilayer ionomer coatings.Nature Energy, 2021, DOI: 10.1038/s41560-021-00920-8.