由于多位点的协同作用，多组分非均相催化剂表现出优异的催化性能。然而，在电催化CO₂还原反应(CO₂RR)中，仍缺乏对确定多位点的组成并探索多个活性位点的协同催化机制的深入研究，这限制了有效的CO₂RR催化剂的设计和制备。基于此，中科院福建物构所曹荣和李红芳等制备了一系列含有Cu-N₄/Cu₂O/Cu多活性位点的Cu基纳米催化剂，并研究其在CO₂RR过程中的催化机理。

研究人员通过调整Cu-MOF前驱体的几何形态，可以很容易地控制Cu基纳米催化剂的化学组分；得到的立方八面体形(CHK-cOCTA)纳米催化剂具有高含量的Cu-N₄/Cu₂O活性位点，并且对CO₂RR表现出最好的催化活性。电化学测试结果显示，CHK-cOCTA对深度还原产物(CH₄和C₂H₄)的法拉第效率接近80%，CH₄选择性高达60%。

结合傅里叶变换衰减全反射红外光谱和密度泛函理论(DFT)计算，研究人员详细研究了CHK-cOCTA纳米催化剂的催化机理：CO₂RR的增强源于通过Cu-N₄/Cu₂O/Cu多组分活性位点的串联催化，即CO₂首先在Cu-N₄位点被还原为CO，然后CO转移到Cu₂O/Cu活性位点进一步加氢为深度还原产物。Cu₂O活性位点中CO的高覆盖降低了CH₄的能垒，这促进了对CH₄的优异催化选择性和高部分电流密度。

Morphology and Composition Dependence of Multicomponent Cu-based Nanoreactor for Tandem Electrocatalysis CO₂ Reduction. Applied Catalysis B: Environmental, 2022. DOI:10.1016/j.apcatb.2022.121498