对于实现高效二氧化碳到C₂⁺产物的转化，在不同pH条件下合理设计具有优化的*CO中间体覆盖度和富含OH⁻的微环境的铜基电催化剂仍然至关重要且极具挑战性。
基于此，2025年3月24日，安徽师范大学耿保友等人在国际知名期刊Advanced Functional Materials发表题为《Hierarchical Cavity Cu Nanostructures with Coordinative Microenvironment Engineering for pH-Universal Electrocatalytic CO2-to-C2+ Conversion》的研究论文。
本研究通过一种柯肯达尔效应驱动的合成方法，制备了具有精确设计的腔体结构和可调节配位环境的分级铜纳米结构。
通过系统地调节配位数（CN），研究表明铜位点的d带中心位置与*CO吸附能呈正相关。
具体而言，三层腔体结构（3L-Cu）中的适度配位的Cu（111）晶面表现出最佳的*CO二聚化能量学特性。
得益于空间限域效应和离子扩散梯度的协同作用，3L-Cu催化剂即使在酸性介质（pH 1）中也能建立自维持的碱性微域，这一现象通过原位拉曼光谱得到了证实。
这种独特的微环境调控使得3L-Cu催化剂在碱性、中性和酸性条件下分别实现了78.74 ± 2.36%、69.33 ± 2.08%和58.32 ± 1.75%的C₂⁺法拉第效率，并且具有持续的稳定性，优于现有的pH普适性CO₂还原反应催化剂。
第一性原理计算进一步揭示，3L-Cu的多层限域效应分别降低了在碱性和酸性电解液中*CO-*CO和*CO-*COH的耦合能垒。
本工作为通过配位结构和电子微环境控制设计自适应电催化剂建立了一种新的范式。
Hierarchical Cavity Cu Nanostructures with Coordinative Microenvironment Engineering for pH-Universal Electrocatalytic CO2-to-C2+ Conversion,Adv. Funct. Mater.,2025.https://doi.org/10.1002/adfm.202504400
