由可再生電力驅動的CO₂還原反應(eCO₂R)是生產具有附加值的化學品和燃料以及實現碳中和的一種有前途的技術。其中，乙烯(C₂H₄)作為一種重要的化工原料，其從eCO₂R中選擇性獲取具有重要意義。由于高濃度的OH^?不僅抑制析氫反應(HER)，而且降低了C-C偶聯的能壘，因此，主要利用高堿性條件下的氣體擴散電極(GDE)實現高選擇性和高產率制備C₂H₄。

然而，大量的OH^?也可以與CO₂反應生成碳酸鹽和碳酸氫鹽，造成大量的CO₂損失并阻塞GDE的氣道，削弱催化劑的穩定性。采用酸性電解質和陽離子交換膜可以部分解決這一問題，但也會引發嚴重的HER和電極腐蝕等問題。在中性電解質中的eCO₂R能夠減少CO₂和能量損失，同時延長電催化穩定性，但C₂₊的選擇性較低，這可能是由于CO₂在中性介質中的溶解度和質子來源有限，以及C-C偶聯反應動力學遲緩。

近日，蘇州大學彭揚、上海應用技術大學韓生和熊力堃等將Cu₂O納米立方體封裝在金屬卟啉框架中(Cu₂O@Cu-TCPP(M)，M=Co、Fe和Ni)來創建用于C-C偶聯的良性微環境，以實現在中性條件下有效促進eCO₂R。

實驗結果表明，Cu₂O/MOF核殼結構表現出高C₂H₄和C₂₊選擇性。在1.0 M KCl溶液中，最優的Cu₂O@Cu-TCPP(Co)催化劑在500 mA cm^?2電流密度下的C₂H₄和C₂₊的法拉第效率分別為54±2%和69±4%，并且表現出超過20小時的穩定性，優于大多數文獻報道的用于中性條件下eCO₂R反應的催化劑。

綜合原位和電解后材料結構表征，Cu₂O@Cu-TCPP(Co)和Cu₂O@Cu-TCPP(Fe)優異的eCO₂R性能主要歸因于核殼結構的三個關鍵屬性：1.串聯反應，CO生成并富集在金屬卟啉骨架中，進一步在Cu₂O (及其還原形式)表面發生C-C偶聯；2.局部pH值升高，TCPP(M)預先消耗質子生成CO或H₂；3.Cu₂O的重構，在此過程中MOF覆蓋層有助于保持Cu的正價態，同時獲得高度分散的暴露(200)晶面的Cu微晶，這協同促進了*CO和*COH中間體的不對稱C-C偶聯，有利于C₂₊的產生。此外，高度多孔的金屬卟啉骨架促進了CO₂的吸附，從而提高了反應動力學。

綜上，該項研究所提出的將官能團和活性基團整合到輔助覆蓋層中以與eCO₂R中間體相互作用有助于揭示eCO₂R途徑和動力學，同時為中性電解質中eCO₂R催化劑的設計提供了思路。

Metalloporphyrin frameworks to encapsulate copper oxides for boosting ethylene production in neutral electrolyte. Advanced Functional Materials, 2024. DOI: 10.1002/adfm.202315667