中国科学院上海高等研究院王宇研究员、北京理工大学陈文星副教授与国家同步辐射实验室团队合作，依托合肥光源红外谱学与显微成像线站发展的原位显微电化学红外光谱技术，在电催化还原二氧化碳制乙醇方面取得新进展。通过控制载体上的氮含量调节Cu物种与载体之间的电子转移和相互作用，Cu/N0.14C可以在-1.1 V vs. RHE 的电位下呈现出高达73%的C2+产物法拉第效率，其中包括51%的乙醇法拉第效率。此外，该催化剂在10 h内表现出优异的CO2电还原长期稳定性。

通过结合Operando FTIR 和DFT理论计算，发现Cu2-CuN3簇表现出电荷不对称特点，在反应过程中CH3^*吸附增强了电荷不对称性。由于电荷的积累，极化电场可以调节CO2还原反应，降低反应的热力学能垒。Cu电子增强了CO2的边界氧位，保护氧端质子化，并占据碳的价电子，避免了C=C双键的形成，从而实现了不对称乙醇的高效率电化学合成。

相关研究成果以“Complementary Operando Spectroscopy identification of in-situ generated metastable charge-asymmetry Cu2-CuN3 clusters for CO2 reduction to ethanol”发表在国际著名学术期刊《Nature Communications》上。

                  图. Operando FTIR谱图和CH3^*吸附后电荷密度差分图