雖然銅催化的電化學(xué)還原反應(yīng)為從CO2制造有價(jià)值的化學(xué)品(例如乙醇或乙烯)提供了途徑，然而，選擇性地生成足夠收率的C2產(chǎn)物需要精確操控表面附近的微環(huán)境，從而更好地控制反應(yīng)活性和產(chǎn)物選擇性。勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LBL，Berkeley)的最新研究取得進(jìn)展，其結(jié)果顯示一種催化劑體系在C2產(chǎn)品的活性和選擇性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了單一的銅催化劑體系。LBL的方法依賴(lài)于將兩種離子導(dǎo)電聚合物分層[一種是全氟磺酸、陽(yáng)離子導(dǎo)電離子交聯(lián)聚合物(Nafion)；另一種是基于聚苯乙烯的陰離子導(dǎo)電離子交聯(lián)聚合物(Sustainion)]固定在銅表面上進(jìn)行催化電化學(xué)還原反應(yīng)。

LBL高級(jí)科學(xué)家和加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)工程教授Alexis Bell解釋說(shuō)：“Sustainion層提高了催化劑表面CO2相對(duì)于H2O的濃度，因?yàn)檫@種聚合物的CO2親和力和疏水性使發(fā)生碳-碳耦合的可能性更大，與此同時(shí)，Nafion層通過(guò)捕獲羥基離子提高了銅表面附近的pH，從而抑制H2和C1產(chǎn)物的形成?！?/p>

通過(guò)施加5 s脈沖改變陰極電壓來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)雙層聚合物薄膜的表面效應(yīng)，C2產(chǎn)物的法拉第效率超過(guò)90%，而生成氫氣的法拉第效率僅為4%。

未來(lái)，Alexis Bell和他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃研究用雙層離子交聯(lián)聚合物涂覆銅納米顆粒的方法。分層離子交聯(lián)聚合物的概念也可以應(yīng)用于其他催化劑體系。