近日，我校碳中和研究院科研团队在碳中和领域关键技术研究上取得突破性进展，相关成果以Localized mass transport channels for electro-upgrade of dilute CO2 toward high yield C2+ products（局部传质通道助力稀释CO2电催化升级，实现高产率C2+产物）为题，在线发表于国际顶级学术期刊Nature Communications。浙江万里学院为第一完成单位，论文的通讯作者为陈忠伟、王新和文国斌。据悉，Nature Communications为综合性顶级学术期刊，2024年影响因子为15.7。
当前，全球碳减排行动向纵深推进，“碳中和”已成为各国应对气候变化、实现可持续发展的核心战略目标。在此背景下，如何将工业排放的CO2高效转化为高附加值化学品，既降低碳排放强度，又创造经济价值，成为科学界与工业界共同攻关的核心课题。电化学CO2还原（CO2RR）技术凭借反应条件温和、产物选择性可控等优势，在CO2资源化利用领域展现出显著的技术经济可行性，被视作推动“碳循环”的关键技术之一。
然而，该技术的规模化应用始终受两大难题制约：一是反应动力学与质量传输过程的失衡，导致催化效率难以提升；二是工业实际排放场景中，经捕获分离后的CO2浓度通常仅为15%-20%，这类稀释CO2因溶解度低、分压小，难以有效抵达催化活性位点，极大限制了其直接利用效率。如何实现稀释CO2的“高效富集+定向转化”协同进行，成为突破技术瓶颈、推动CO2RR走向工业化的关键科学问题。
针对上述难题，我校碳中和研究院科研团队提出了一种通过构建局部质量传输通道来实现稀释CO₂高效转化的方法。通过在单原子掺杂的Cu2O（In₁@Cu2O）上构建COF（共价有机框架）层，实现了CO2的集中和转化过程的耦合。
其中，三氟甲基功能化的COF（TfCOF）发挥了至关重要的作用，它作为局部通道，极大地促进了CO2/CO的局部质量传输。与此同时，In1@Cu2O能够增强对*COOH的吸附，为C2+产物的生成提供了更有利的条件。通过这一创新设计，研究团队成功实现了在工业相关条件下，将稀释的CO2高效转化为高附加值的C2+产物（图1）。
图1: 工业级电流密度与超稳运行
该研究成果的发表，为工业规模的C2+产物合成提供了全新的思路和方法，有望推动电化学CO2还原技术从实验室走向实际工业应用的进程，对助力全球碳中和目标实现、推动绿色低碳产业发展具有重要意义。未来，我校碳中和研究院科研团队将持续深耕CO2资源化利用领域，进一步优化催化剂性能与反应体系设计，提升技术的经济性与实用性，为破解全球气候变化难题、构建“零碳”未来贡献更多万里智慧与力量。