摘要：与碱性或中性电还原相比，CO2的酸性电还原生成多碳（C2+）产物对于提高碳利用效率更具吸引力。如何通过酸性电还原CO2来提高C2+产物生成的效率非常重要，尤其是在高电流密度和低K+浓度的电解液中。

与碱性或中性电还原相比，CO2的酸性电还原生成多碳（C2+）产物对于提高碳利用效率更具吸引力。如何通过酸性电还原CO2来提高C2+产物生成的效率非常重要，尤其是在高电流密度和低K+浓度的电解液中。

2025年2月21日，中国科学院化学研究所张建玲在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Polymeric ionic liquid promotes acidic electrocatalytic CO2 conversion to multicarbon products with ampere level current on Cu》的研究论文，博士生谭中豪为论文第一作者，张建玲为论文通讯作者。

张建玲，中国科学院化学研究所研究员，国家杰青（2015），英国皇家化学会会士（2017），科技部青年科技创新领军人才（2019）。1997年和2000年获得河北师范大学学士和硕士学位，2003年获中国科学院化学研究所博士学位，博士毕业后留所工作，2012年晋升为研究员。

张建玲主要从事超临界流体、离子液体等绿色溶剂体系性质及其功能化研究。在Nature Communications、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition、Accounts of chemical research等国际期刊发表SCI收录论文200余篇。

在本文中，作者提出了一种策略，即通过在Cu表面覆盖聚合物离子液体（PIL）吸附层（Cu@PIL），以提高在高电流密度（安培级）和低K+浓度下酸性电催化CO2转化为C2+产物的效率。

在K+浓度相对较低（1.0 M）的电解液中，当电流密度为1.0 A cm-2时，酸性环境（pH=1.8）下的C2+产物的法拉第效率（FE）达到82.2%。特别是当电流密度高达1.5 A cm-2时，C2+的FE仍然保持75.8%。

实验和理论研究表明，Cu催化剂表面PIL吸附层的存在可以很好地抑制H+向催化剂表面扩散，富集更多的K+，并促进C-C偶联反应。

图1：Cu@PIL的形貌和结构表征

图2：组成和精细结构表征

图3：电化学CO2还原

图4：机理研究

综上，作者研究了在酸性条件下，通过在铜催化剂表面覆盖聚合物离子液体（PIL）吸附层来促进CO2电催化还原为多碳（C2+）产物的策略。研究重点在于提高在低钾离子浓度和高电流密度下的C2+产物选择性和效率。

该研究为提高酸性条件下CO2电催化还原效率提供了一种高效、通用且简单的策略，具有重要的工业应用潜力。

通过优化催化剂表面的局部环境，该方法能够在低钾离子浓度下实现高效的多碳产物生成，为实现可持续的碳循环和能源利用提供了新的途径。

Tan, Z., Zhang, J., Yang, Y. et al. Polymeric ionic liquid promotes acidic electrocatalytic CO2 conversion to multicarbon products with ampere level current on Cu. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57095-z.

来源：华算科技