近日，化学化工学院清洁能源转化与高效利用团队马路山博士以第一作者在国际顶级学术期刊《Nature Communications》发表题为“Cu supraparticles with enhanced mass transfer and abundant C-C coupling sites achieving ampere-level CO₂-to-C₂₊ electrosynthesis”的研究性论文。中国科学院上海高等研究院杨辉研究员和南京理工大学李强教授为该论文的通讯作者，河南工业大学为主要完成单位。

电还原CO₂生产高附加值燃料与化学品、构建可持续碳循环系统的潜力巨大，Cu基材料对关键中间体CO*具有适度的结合能，成为促进C₂H₄、C₂H₅OH等C₂₊生成的有效催化剂。然而，在基于气体扩散电极的工业级电解体系中，CO₂还原受反应物扩散限制，传统纳米颗粒催化剂难以在高电流密度下选择性制备C₂₊产物，“传质优化”与“活性最大”间存在权衡难题。基于此，本工作通过可控CuH演化，制备了由8.5 nm颗粒自组装形成的超粒子Cu₂O（SP-Cu₂O），该催化剂结构表面丰富晶界高效提升了C₂₊选择性，同时独特的介孔-大孔贯通网络不仅加速传质，其本征疏水特性有效防止了催化层被电解液渗透。重要地，该催化体系在3.2 A cm^-2工业级电流密度下展现出优异性能，C₂₊法拉第效率高达74.9%，远优于传统Cu纳米颗粒（1.21 A cm^-2，55.4%）。同时可以在1.0 A cm^-2下稳定运行超100小时，能量转换效率达30.0%，克服了高电流密度下性能快速失活瓶颈。原位、非原位表征与DFT理论计算表明，结构中丰富晶界位点促进了CO₂活化、CO吸附和CO*-CHO*耦合，高效提升了C₂₊产物选择性。该研究不仅为高性能CO₂电还原催化剂设计提供了新方向，也为可再生能源存储与化工原料绿色合成提供新思路。

该研究工作得到了国家重点研发计划（2022YFA1504600）、国家自然科学基金（51888103, 52106248和22279029）和河南工业大学自科创新基金（2022ZKCJ01）等项目的资助。该成果是我院学科建设的重要突破，对加强学院学科内涵发展，推动学校“双一流”创建，持续提升我校及学院在国际上的学术影响力和美誉度具有重要意义。