二氧化碳是一种主要的温室气体，其在地球大气中的含量已达约410ppm(2019年数据)，总量约3200Gt。根据《巴黎协定》设定的目标，应在2100年之前将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2°C以内。
据估算，为达到这一目标，2100年之前全球二氧化碳的净排放剩余配额约为800Gt。然而，目前全球每年二氧化碳净排放约41Gt。换而言之，若按目前的净排放速率持续下去，净排放剩余配额将在20年内用完。
二氧化碳可以通过人工固碳技术加以回收和循环利用。在诸多相关技术中，电催化二氧化碳还原可以在相对温和的条件下进行，其装置架构也相对简单；此外，这项技术与新型可再生能源(如太阳能、风能、水能等)有着良好的兼容性和互补性，可对特定时段过剩的电能加以转化并存储在化学键中，同时得到一系列有经济价值的还原产物。因此，电催化二氧化碳还原技术近年来受到了科研界和工业界的广泛关注。
电催化二氧化碳还原的产物，包括一氧化碳、甲酸、甲醇、甲烷等一碳化合物，乙烯、乙醇、乙二醇、乙酸、乙二酸等二碳化合物，甚至还包括丙烯、正丙醇、丙醛、丙酮等三碳化合物。E. H. Sargent课题组比较了这些产物的经济性，指出在综合考虑法拉第效率、电流密度等方面的前提下，一氧化碳、甲酸(或甲酸盐)、乙烯、乙醇是具商业前景的目标产物 (Joule，2018，2，825–832)。目前电催化二氧化碳还原生成一氧化碳、甲酸的法拉第效率已经可达95%以上，而生成乙烯、乙醇的法拉第效率一般不超过60%。这是因为二碳产物的生成过程涉及到碳 - 碳偶联步骤，这在动力学上是一个活化能较高的二级反应，具有一定挑战性。
可作为催化剂的常见金属中，铜(Cu) 是惟一能以可观效率催化碳–碳偶联的金属。深入理解Cu基催化剂体系中碳 - 碳偶联的反应机理 ，并通过对Cu基催化剂的设计提高碳 - 碳偶联反应的选择性，是相关研究领域的重中之重。
天津理工大学张超博士(第一作者)、鲁统部教授(通讯作者)在《科学通报》发表了题为“电催化二氧化碳还原合成二碳产物”的综述文章。他们基于当前Cu基催化剂在电催化二氧化碳还原领域的新研究进展以及面临的挑战，对近年来的相关研究现状进行了系统性梳理，并对相关领域的若干未来发展方向做出展望。
目前普遍认为，在二氧化碳还原为二碳、多碳产物的过程中，CO是关键的中间体。两个CO分子(或其衍生的一碳中间体)在催化剂表面充分接近方能发生进一步碳–碳偶联反应，这对催化剂与CO之间的亲和性提出了很苛刻的要求，因为在亲和性这一参数上存在一对矛盾的因素：一方面，催化剂表面需要对CO有足够强的吸附能力，以保证CO在表面有足够高的覆盖度，进一步发生偶联；然而另一方面，偶联反应的活化能垒也随表面对CO吸附能力的增强而升高。在诸多金属中，Cu表面与CO的亲和性适中，可以兼顾*CO表面浓度和偶联反应活化能的要求，从而表现出独特的催化生成二碳、多碳产物的性能。
该综述文章系统介绍了Cu基催化剂表面催化碳-碳偶联的典型机理，进而总结了对Cu基催化剂进行设计以提高碳–碳偶联反应选择性的常用手段。
机理方面，文章详细介绍了三种典型的碳–碳偶联反应路径：CO二聚、CO+CHO偶联机理和CH2卡宾二聚。三种机理在不同的阴极电位区间范围内起作用，但均可得到以乙烯、乙醇为代表的二碳产物。
催化剂设计方面，文章系统阐述了如何通过调节Cu基催化剂的暴露晶面、尺寸、形貌、担载密度、原子氧化态、与其他金属合金化和复合来提高对碳-碳偶联反应选择性。
在综述的结尾部分，作者强调了原位、工况表征技术对探究反应机理的重要性，电解质和电极优化对催化剂设计的补充作用，并展望了串联催化剂、单原子催化剂、碳基催化剂、以及小分子催化剂异相固载等领域的广阔前景。
