CO₂电催化还原生成高附加值燃料和化学品是实现人工碳循环的重要途径。Cu基催化剂是目前能够有效实现CO₂向C₂₊产物转化的一类催化材料。然而，近些年大多数研究关注乙烯的生成，对生成乙醇的研究相对较少。虽然研究人员发展了一些策略提高了乙醇的法拉效率，但是乙醇分电流密度大都低于100 mA cm^-2。

近日，中科院大连化学物理研究所汪国雄研究员课题组，通过一步低温热解Cu基金属有机骨架（Cu-BTC），设计制备了一种碳包覆氧化铜催化剂，实现了高效电催化还原 CO₂生成乙醇。在流动相电解池中进行了CO₂电催化还原性能测试，结果表明：这种碳包覆的氧化铜表现出46%的乙醇法拉第效率，乙醇分电流密度达到166 mA cm^-2, 超过了大多数报道的催化材料。

一系列原位和非原位表征表明：碳包覆能够有效抑制氧化铜的还原，保持较高的一价铜（Cu⁺）比例，促进了碳-碳耦联过程。氧化铜在原位演变过程中形成了Cu₂O纳米小碎片，在碳层保护下，有利于稳定亚层的氧物种，提高了表面Cu⁺物种的比例。此外，碳包覆能够调控反应微环境，促进反应物种以及中间体吸附。碳包覆还能够提高催化剂的导电性，加速电子从外电路转移到催化剂表面与吸附物种发生电催化还原，抑制了氧化铜物种的自身还原。密度泛函理论计算结果表明：碳包覆能够促进活性位点上中间体*CO吸附，降低碳-碳耦联能垒。此外，碳包覆还能够调控中间体*HOCCH的加氢路径（*HOCCH → *HOCHCH），使反应向生成乙醇方向进行。

该工作为在高电流密度下提高乙醇的法拉第效率提供了一种新策略。