来源：X-MOL
将CO2转化为具有高附加值的化学品（如甲烷、乙烯、乙醇等）已成为科研与工业界关注的焦点，也是应对碳中和、碳达峰大目标的关键举措。电化学CO2还原反应（eCO2RR）因其在温和条件下将CO2转化为高值化学品的潜力而备受关注。然而，其反应动力学缓慢、转化效率低、产物选择性差以及析氢副反应等本质问题严重限制了工业化应用。尽管已有多种策略被提出用于调控电催化性能，但产物的精确控制仍面临挑战，其根本原因在于C1中间体的深度加氢（C1路径）与C–C偶联反应动力学（C2+路径）之间存在竞争关系。因此亟需保持催化剂特定催化活性的同时，显著提升其电化学选择性。
提出了一种稀土诱导的限制性深度加氢策略，在Cu2O位点上实现了eCO2RR中C1与C2+产物选择性的精准调控。电位驱动的限制性深度加氢策略的关键在于稀土位点的浓度能够实现H+/e-转移的动力学响应，通过调变*CHO中间体的吸附模式达到调控C1/C2+产物的选择性。在H型电解池中，低浓度Eu掺杂Cu2O（LD-Eu/Cu2O）的C2+产物总法拉第效率（FE）达79.39%，其中乙烯为主要产物（FE: 49.27%）；而高Eu掺杂Cu2O（HD-Eu/Cu2O）则促进C1产物生成，CH4的法拉第效率达47.21%。该产物选择性调控在流动池中也能得到验证。
通过电化学原位表征与第一性计算发现，低浓度Eu掺杂使*CHO的C=O键相较于Cu2O表面的*CHO呈现部分弱化状态，从而促进*CO与*CHO发生C–C偶联反应，最终生成C2+产物；而高浓度Eu掺杂则增强了*CHO的C=O键的π反键作用，促进其深度加氢生成CH4。该工作为通过稀土元素调变实现eCO2RR产物选择性调控提供了“限制性深度加氢”机制的全新视角。
该研究不仅开发出高效的CO2还原电催化剂，更重要的是从电子结构层面阐明了稀土元素调控反应路径的新机制，为设计高性能铜基催化剂、实现CO2定向转化提供了重要理论基础和新颖的设计策略。