在酸性环境下，由于氢气析出反应（HER）的主导作用，银基催化剂的电还原CO₂反应（eCO₂RR）催化活性通常表现不佳。此外，传统的表面负载方式容易导致催化剂从气体扩散层（GDL）上脱落，影响反应的效率和稳定性。先前的研究表明，通过功能分子或聚合物粘合剂对银基催化剂表面进行修饰，可以提高CO₂/H₂O比例，抑制HER并促进eCO₂RR。然而，这些添加剂可能会降低导电性并阻碍活性位点的物质传输。因此，开发一种能够将Ag NPs定向输送到有利于eCO₂RR的微环境中，对于实际应用至关重要。

近日，我校王舜教授团队成功设计了一种由均匀分布于GDL骨架内的活化Ag NPs催化剂构成的自支撑、无粘结剂电极。原位还原过程确保了催化剂与骨架间的紧密相互作用，从而在电化学eCO2RR过程中促进了良好的电子传导性。GDL骨架有效保护了Ag NPs，使其免受电解质流动物理冲击及气泡生成导致的直接侵蚀，显著提升了稳定性。通过光学显微镜原位观察及COMSOL Multiphysics模拟验证，将催化剂嵌入GDL不仅优化了孔隙结构，减少了气泡形成与覆盖，缓解了气体积累问题，进而提升了eCO2RR性能。密度泛函理论计算进一步揭示，催化剂结构（空位缺陷）与局部微环境（CO2/H2O比例）的调控是提高eCO2RR活性的关键。

相关研究结果近期发表于国际顶级学术期刊《Nature Communications》，我校为第一通讯单位，我校杏吧视频 博士后徐婷、硕士生陆天睿和苏州大学杨昊为共同第一作者，我校吕晶晶教授与王舜教授、香港城市大学王昕教授、苏州大学程涛教授为共同通讯作者，相关工作受到国家自然科学基金（52201227, 52272088, 52331009, 22103054, 22173066, 52401244)）等资助。

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作者：吕晶晶课题组

审核：雷云祥