将二氧化碳电化学还原成有价值的燃料和化学原料，对于描绘碳中和的未来具有巨大的潜力。乙醇作为高附加值的液相产品，成为CO₂转化的理想产品之一。铜对许多中间产物都具有适当的吸附能，被认为是生成碳氢化合物和含氧化合物（如乙炔和乙醇）的高活性过渡金属。

乙烯和乙醇都是12电子的加氢反应产物，他们共享初始中间体*C₂H₂O，但是，与乙烯相比乙醇结构更加饱和，因此更容易生成乙烯。为了提高乙醇的选择性，就需要降低*C₂H₃O和*C₂H₄O中间体的吸附能，其中构建非对称的催化剂结构对乙醇选择性的提高具有潜在的优势。

因此在，如何提高铜基催化剂的乙醇的选择性并抑制乙烯的生成成了该项工作的重点和难点。近日，中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心的章根强教授团队，通过构建非对称精细结构的Cu₂O@MOF/CF，产生了多个极性单元。增强了*CO和*C₂H₄O中间体在电场下的优先吸附，内部极化促进了乙醇的生成。原子局部电场的极化推进了*CO₂的质子耦合电子转移（CPET）过程，并使*COH与*CHx中间物结合，从而推动多碳物种的形成。

镍的引入将缩短镍和*CO之间的距离（1.771 Å），并削弱惰性的C=O键，这有可能促进*CO在M₂表面的吸附。然后，吸附的*CO进一步扩散到M₁的表面，产生*CO-COH。此外，与传统的单一金属相比，M₁的高电荷积累倾向于稳定*OCHCH₃中间物，这有利于乙醇的生成。

以Cu₂O@MOF/CF作为自支撑电极，在-0.615V的低工作电位下，在0.5M KHCO₃电解液中，乙醇的可以达到最高44.3%的法拉第效率，27%的能量效率，并稳定运行超过45个小时。与已报道的研究相比，该催化体系仍然表现出杰出的乙醇选择性。

同时，通过DFT相关的理论探究，发现中间物种在Cu₂O@MOF/CF上的结合亲和力得到了明显的提升，由于其不对称的电子分布，诱发自旋极化。Cu₂O@MOF/CF表现出适度的CO*吸附能量，可以更好地改善C-C偶联。乙烯和乙醇的形成是通过三个氢化（H⁺/e）步骤进行的，对比耦合后的中间体吸附能垒，证明C₂H₄O*在Cu₂O@MOF/CF表面上的吸附是热力学促进的，对提高乙醇的选择性是有利的。

最终，作者合成的Cu₂O@MOF/CF复合结构提供了高活性的极化单元和丰富的孔隙，便于中间产物的吸附和转移，降低了CO₂转化为乙醇的反应动力学。此研究为简单合成具有高乙醇选择性的电催化剂提供了一个可行的设计思路。