绿色电力驱动CO₂电还原制备燃料和化学品是推动能源低碳转型的一种有效途径。目前，铜（Cu）是电化学制备多碳产物最有效的催化剂。然而相关反应涉及多步质子/电子转移过程，动力学缓慢，且与析H₂反应竞争。此外，由于CO₂在水中的溶解度低，催化剂表面CO₂浓度通常不足，导致析H₂严重。

近年来，疏水性在电池、分离和催化等多个领域引起了广泛关注。对于水溶液中的电化学CO₂还原反应，疏水性可以在催化剂附近形成气-液-固三相界面（TPI），从而增加CO₂的局部浓度，同时降低催化剂对水的可及性，最终提高碳基还原产物的选择性。在催化剂上引入疏水物质，比如聚四氟乙烯（PTFE），是构建TPI的普遍方法。PTFE的疏水性却很难得到充分的利用，因为绝大多数情形下PTFE的引入只能形成有限的TPI。理想的情形是每个催化剂颗粒上都修饰有TPI，然而，由于目前合成策略的限制，这点尚未实现。此外，CO₂电还原性能还受其他关键性质影响，包括导电性、传质、催化剂负载量和催化剂可及性，而这些性质在广泛使用的粉末催化剂中通常受到限制。

近日，香港城市大学楼雄文教授和新加坡南洋理工大学研究人员发展了一种超疏水、高导电性的由CuO纳米球、PTFE和碳纳米管(CNT)组成的纤维膜催化剂，其中几乎所有的CuO纳米球都镶嵌于超疏水且导电的PTFE纳米纤维表面。因而几乎全部CuO纳米球都修饰有TPI，实现了TPI效率的最大化，极大地提高了CuO表面的CO₂浓度，突破了传统方法只能创造少量TPI的局限性。同时得益于该膜催化剂优异的导电性、传质特性、CuO的高度可及性和高负载量，其电催化CO₂还原的多碳产物选择性和分电流密度相比于未修饰的CuO得到了极大提高。

首先，通过静电纺丝技术制备由Cu₂O纳米球、PTFE纳米颗粒、CNT和聚环氧乙烷组成的纤维膜前驱体，然后在空气中退火得到超疏水、高导电性的纤维膜催化剂CuO/F/C(w)。

CuO纳米球几乎全部镶嵌在超疏水PTFE纳米线表面，使绝大部分CuO具有TPI，保证充分的CO₂供给。同时CNT良好的分散在PTFE纳米线中，使整个纤维膜具备良好的导电性。

该膜催化剂实现了优异的电化学CO₂还原制备多碳产物的性能，多碳产物选择性和分电流密度分别达到56.8%和68.9 mA cm^-2 (-1.4 V vs. RHE)，远超未修饰CuO的10.1%和13.4 mA cm^-2，同时稳定性也得到显著改善。

该工作发展了一种简单精细的合成策略，成功制备了超疏水的导电纤维膜催化剂，首次实现了TPI效率的最大化，极大地提高了CuO表面的CO₂浓度，显著提升了电化学CO₂还原制备多碳产物的综合性能。该策略有望拓展至更广泛的同时需要疏水性、导电性和其他特性的材料系统。