利用可再生能源电解二氧化碳（co2）生产高附加值化学品，是实现碳资源高效利用的关键。多碳醇因其高能量密度和与现有能源基础设施的良好兼容性，在清洁能源储存和化工原料领域极具潜力。然而，电催化co2还原制备多碳醇面临挑战：c-c键偶联和c-o键断裂的竞争反应导致产物选择性低，高电流密度下中间体脱附失控，以及催化剂稳定性差，限制了其规模化应用。因此，开发高选择性、高效率的多碳醇电催化剂至关重要。
中国科学院化学研究所韩布兴/朱庆宫团队长期致力于CO2电催化还原研究。近期，他们利用稀土元素独特的4f电子轨道特性，精准调控邻近铜（Cu）原子电子密度，构建了具有动态自修复功能的催化界面，实现了高电流密度下CO2高效转化为多碳醇。
团队采用分步沉淀-煅烧法，制备出具有微观结构缺陷的稀土（如镨，Pr）掺杂铜基复合催化剂，在原子尺度上构建了高效的不对称活性位点。该催化剂在700 mA cm-2工业级电流密度下，多碳醇选择性高达71.3%，多碳醇与乙烯产物比例达到12:1，单程碳转化效率为44.8%。原位表征和理论计算表明，Pr-O-Cu键合作用形成的动态自修复异质界面，能够有效调控*CO吸附构型，诱导不对称C-C偶联路径，稳定醇类中间体，从而显著提高多碳醇选择性。
这项研究为设计高效CO2还原催化剂提供了新思路，也拓展了稀土基催化剂在电催化领域的应用前景。
相关研究成果已发表在《自然-合成》（Nature Synthesis）期刊上。该研究得到了国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院和北京分子科学国家研究中心的资助。
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