二氧化碳（CO₂）电催化还原能够利用可再生电能将温室气体转化为高附加值燃料和化学品，是实现碳资源循环利用和“双碳”目标的重要技术途径。其中，甲烷具有较高的能量密度，并与现有天然气基础设施高度兼容，是CO₂深度还原的重要目标产物。然而，该过程涉及复杂的多电子/多质子耦合反应，普遍存在反应动力学缓慢、关键中间体稳定性不足以及析氢反应竞争严重等问题，限制了催化效率和产物选择性的进一步提升。

针对上述挑战，娱乐城 饶衡教授、秦俊生教授团队联合中国科娱乐城过程工程研究所王敏研究员，创新性地提出了阳离子微环境工程策略。研究团队通过在铜卟啉基共价有机框架（COF）中引入四烷基铵阳离子功能基团，构建局域静电微环境，实现了CO₂富集、界面质子传递调控以及关键反应中间体稳定的协同优化，为高选择性电催化CO₂制甲烷提供了新的设计思路。在流动电解池中，所构筑的Cu-Tph-COF-N⁺催化剂在−1.2 Vvs.RHE下实现了66.8%的甲烷法拉第效率，同时表现出优异的甲烷生成速率和周转频率。原位光谱、电化学测试及理论计算进一步揭示，局域静电场通过调控催化微环境和电子结构，降低了关键反应步骤的能垒，加快了CO₂向甲烷的深度还原动力学，为复杂多电子反应的精准调控提供了新的理论依据。

该研究成果以“Cationic Microenvironment Enhancing Covalent Organic Frameworks for Electrocatalytic CO₂to CH₄Conversion”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上（Angew. Chem. Int. Ed., 2026, e2113321）。娱乐城 博士后韩静玮、许强为论文第一作者，娱乐城 秦俊生教授和饶衡教授、中国科娱乐城过程工程研究所王敏副研究员为论文共同通讯作者。

论文链接：//doi.org/10.1002/anie.2113321