大气中的二氧化碳（CO2）水平对植物生长和多种工业过程起着重要作用。在碳循环中，排放的CO2量需要与消耗的量相等，以维持二氧化碳水平的平衡[1,2]。然而，工业化的快速发展导致化石燃料的大量使用，使得大气中的CO2浓度从1990年的353 ppm增加到2021年的419 ppm，从而加剧了生态失衡和全球变暖[3], [4], [5]。因此，有必要减少CO2排放，并通过简单的方法恢复碳循环，以维护健康的环境。为此，许多国家正在通过碳捕获、储存和利用（CCSU）等多种途径努力实现零碳排放[6], [7], [8]。另一种方法是将CO2转化为有价值的化学品或多碳燃料。因此，电化学二氧化碳还原反应（ECRR）被视为这一转化过程中最有前景的方法之一，因其具有较高的转化效率以及显著的环境和经济效益[9], [10], [11]。然而，ECRR是一个复杂的多步骤质子反应和电子转移过程，伴随着多种中间体的形成以及不同最终产物的生成[12], [13], [14]。
由于二氧化碳的化学惰性及其线性对称结构（ΔGθ = -400 kJ/mol），使其在电化学还原过程中需要较高的能量来克服活化能障碍[2,15,16]。然而，过高的还原电位可能导致氢气析出反应（HER），从而降低ECRR的选择性和法拉第效率[17], [18], [19]。因此，使用电催化剂可以降低活化能、提高选择性并控制电化学反应产物。近年来，基于贵金属（如Ag、Au和Pd）的电催化剂因具有更好的催化性能、良好的稳定性和更高的选择性而受到广泛研究，这些特性有助于生产杂质更少的可控产物[20], [21], [22], [23], [24]。但由于这些催化剂的稀有性和高成本，其实际应用受到限制。因此，需要开发一种高效、高选择性且成本低廉的电催化剂，以适应实际需求[25,26]。
作为基于贵金属催化剂的替代品，地球上丰富的金属、金属氧化物、过渡金属硫属化合物和碳基材料被广泛用作ECRR的电催化剂。在多种替代催化剂中，基于铜（Cu）的电催化剂在将CO2还原为高价值碳产品（如烃类、酸类、醇类和其他C2+化合物）方面表现出更高的选择性，并具有较高的法拉第效率[27], [28], [29], [30]。铜能够形成*CO结合能，而不影响催化剂表面，并增强C-C键的形成[31], [32], [33]。Cu(II)O虽然提高了二氧化碳的吸收效率，但也存在缺点，如需要较高的电压进行还原，并且在电化学还原过程中容易降解[10,34,35]。为了解决这些问题，研究人员在Cu(II)O上引入了金属Cu(0)界面，其独特的电子结构有助于促进C-C键的形成，降低所需电压，并通过抑制其他产物的生成和氢气析出反应来提高多碳产品的选择性[36], [37], [38], [39]。
基于这一发现，我们通过电沉积技术制备了低成本的金属氧化物-金属杂化物Cu(II)O-Cu(0)电催化剂。本研究的主要目的是制备一种用于选择性电化学还原二氧化碳以生成C2+燃料的电催化剂。这种方法降低了二氧化碳还原所需的过电位，并提高了二氧化碳还原为CO及CO进一步还原为C2+产品的效率。通过对合成催化剂的物理化学性质进行TEM、XRD和FT-IR分析，结果表明Cu(II)O-Cu(0)改性电极的活性优于其他电极。最终，实验数据证明该催化剂在乙烯生成方面表现出优异的性能。
