综述：铜氧化物催化剂动态价态调控用于选择性稳定电还原CO2制乙烯和乙醇

这篇综述系统阐述了铜基氧化物（CuOx）催化剂在电化学CO2还原（CO2R）领域的研究进展，重点探讨了通过动态价态工程（Cu0/Cu+/Cu2+调控）实现C2产物（乙烯C2H4和乙醇C2H5OH）高选择性与长期稳定性的协同优化策略，为碳中和技术发展提供了重要理论框架。

　　

铜氧化物催化剂动态价态工程：解锁CO₂电还原制C₂产物的奥秘

Abstract
铜基氧化物（CuO_x）催化剂在电化学CO₂还原制C₂产物领域展现出独特优势，但选择性与稳定性的协同提升仍是关键挑战。本综述系统解析了CuO_x表面C-C偶联的机理基础，重点阐明动态价态、晶面效应、配位环境与局部反应微环境的调控规律，为设计高效稳定催化剂提供了全面指导。

Introduction
大气CO₂浓度激增引发严峻环境问题，电化学CO₂还原（CO₂R）技术可将CO₂转化为高附加值C₂产物（如乙烯C₂H₄和乙醇C₂H₅OH）。铜基材料因其独特的C-C偶联能力成为研究焦点，其中CuO_x（0 < x ≤ 2）催化剂通过Cu⁰/Cu⁺动态转化稳定关键中间体（CO和OCCO），但其选择性和Cu⁺稳定性仍是瓶颈问题。

Mechanistic insights into C₂H₄ and C₂H₅OH formation
C₂产物形成路径存在显著分歧：乙烯生成依赖CO二聚形成OCCO中间体，而乙醇途径需要CO与H/OH的协同加氢。Cu⁺位点通过电子反馈作用增强CO吸附，促进C-C偶联；而Cu⁰位点更利于氢化反应。晶面调控实验显示（100）晶面优先生成乙烯，（111）晶面倾向乙醇产物。局部pH值和电解质组成通过改变*H/*OH覆盖度进一步影响选择分支。

Catalyst design and stability optimization
针对Cu⁺易还原失活的问题，脉冲电解策略可周期性再生活性Cu⁺位点。异质结构设计（如Cu₂O/Cu界面）通过金属-载体电子转移稳定Cu⁺。原子掺杂（如Sn、Au）调节Cu电子结构，抑制颗粒团聚。表面包覆（聚合物或碳层）可物理隔离催化剂与电解液，延缓结构坍塌。这些"稳定性设计"策略使催化剂寿命提升达10倍以上。

Conclusions and outlook
未来研究应聚焦于：发展原位表征技术实时追踪价态演变，利用机器学习优化多变量调控，开发可规模化制备的核壳结构催化剂。通过精准调控Cu价态界面动力学，有望实现CO₂-to-C₂技术的工业化应用突破。