最近，利用流通池選擇性高電流還原二氧化碳（CO₂）到乙烯（C₂H₄）方面取得了積極進展。然而，在大多數情況下，還原反應只能在強堿性電解質中實現，這會導致電催化劑由于沉淀物的積累而大幅失活。

基于此，深圳大學何傳新教授，胡琪副教授（共同通訊作者）等人報道了具有豐富的原子缺陷的多孔銅（Cu）納米線（NWs），它與孔洞誘導的電場產生的協同作用綜合調節了電極表面的局部微環境，從而使得CO₂在中性介質中高效而穩定地還原為C₂H₄。

本文使用DFT方法進一步研究了Cu原子缺陷對*CO和*OH吸附的影響。態密度（DOS）圖表明有原子缺陷的Cu(111)-V的d帶中心高于無缺陷的Cu(111)，這表明Cu原子缺陷導致d帶中心上移，*CO和*OH在Cu(111)-V上的吸附強度都得到了提高。

C-C偶聯是生成C₂H₄的關鍵步驟，本文進一步研究了Cu(111)和Cu(111)-V上的C-C偶聯步驟。為了研究局部pH對C-C偶聯的影響，還構建了一個由兩個表面吸附OH^?組成的模型（Cu(111)-V+OH^?）。一般來說，有四條路徑可以實現C-C偶聯，而且它們都通過重要的中間體*CO。

計算結果表明，Cu(111)-V上C-C偶聯的勢壘為0.64 eV，低于無缺陷的Cu(111)上的勢壘（0.74 eV），表明Cu缺陷可以促進C-C偶聯。在引入表面吸附的OH^?后，Cu(111)-V+OH^?顯示出更低的勢壘，僅為0.45 eV，這反映了高的局域pH對促進C-C偶聯也是十分重要的。

此外，高*CO覆蓋率被廣泛認為可以降低C-C偶聯的勢壘，從而顯著促進CO₂RR生成C₂₊產物。總之，Cu缺陷和增強電場效應的協同作用提供了有利的局部環境（即富含K⁺和OH^?）和高*CO覆蓋率，可顯著降低C-C偶聯步驟的勢壘，從而實現中性介質中C₂H₄的高效生產。

Multiple Tuning of the Local Environment Enables Selective CO₂ Electroreduction to Ethylene in Neutral Electrolytes. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202311226.

https://doi.org/10.1002/adfm.202311226.