电催化反应发生在电极/电解质界面，除了电极催化剂材料外，电解质性质同样会显著影响电催化反应。对于电催化CO₂还原，液态电解质中碱金属阳离子效应已经得到了广泛研究。碱金属阳离子长期以来被认为是CO₂还原所必需催化促进剂，但是在能够达到工业级电流密度的CO₂电解器中使用液态电解质，游离的碱金属阳离子容易迁移，造成气体扩散电极“盐析”失活、器件管理困难等问题，不利于实际应用。基于碱性聚合物电解质的纯水CO₂膜电解器能够有效避免这些问题。碱性聚电解质中需要包含有机阳离子基团以传导OH^-等阴离子，但这些接枝的有机阳离子基团如何影响CO₂还原尚未被系统研究过。

近日，武汉大学庄林/王功伟团队通过在对三联苯-三氟甲基庚酮共聚物（pTPN）侧链上进行了一系列季铵阳离子的功能化（pTPN-X），系统地研究了聚合物电解质中的不同有机阳离子基团对CO₂还原的影响。

作者首先将这些离聚物修饰在铜粉上比较其CO₂还原选择性。结果表明，接枝具有电化学氧化/还原活性的苯并咪唑阳离子（Beim⁺）能够有效提升乙烯等C₂₊产物选择性。结合电化学和原位拉曼光谱研究，作者发现苯并咪唑阳离子在还原电势下能够得电子形成自由基，并实现对CO₂的活化过程。随后，基于原位红外光谱研究，发现pTPN-Beim在电极/聚电解质界面处的协同活化作用和疏水特点，促进了*CO覆盖度提升和C-C偶联过程，从而提升C₂₊产物选择性。

最终，作者利用Cu/pTPN-Beim气体扩散电极装配了纯水CO₂膜电解器，实现了331 mA/cm²的工业级乙烯分电流密度。该工作通过聚电解质结构设计，为提高CO₂电解性能提供了一条新途径。