化石燃料的持续消耗以及人类活动导致的碳氮排放不断增加，引起了全球对能源和环境危机的关注。 制定实现碳氮循环的可持续战略对于克服这些问题至关重要。 由可再生能源驱动的电催化反应已成为缓解这些问题的有前途的方法，同时生产有价值的化学品。 例如，电化学将CO2还原（CO2RR）还原为碳氢化合物和含氧化合物，以及电催化NO3还原反应（NITRR）生成氨。 这些电化学过程涉及复杂的多电子转移反应，在动力学和热力学方面存在局限性。
对于CO2RR，由于C-C偶联的热力学和动力学较慢，C2产物的选择性和反应速率较低;Nitrr 通常涉及 9 个质子和 8 个电子（NO3 +9H++8E、NH3+3H2O）的复杂过程，并且还会影响氨的选择性和电流密度。 因此，有必要进一步开发高效、经济的CO2RR和NITRR电催化剂，以促进CO2RR和NITRRR的实际应用。
最近叶如泉，香港城市大学香港科技大学 唐本忠莱斯大学鲍里斯一世 yakobsonPhilip 习，新加坡科学技术研究局朱明辉，华东理工大学采用激光辅助制备技术合成了角度可控、纳米颗粒丰富的CUXO双锥体，阐明了电场和界面协同作用如何通过控制电子传输和离子浓度在双功能电化学CO2RR和NITRR中发挥作用的机理。
以电化学CO2RR为例，CUXO的尖锐尖端几何形状产生强大的局部电场，改善了电子传输和离子浓度，并动态调控了反应微环境同时，丰富的Cu+Cu2+界面提供了大量的活性位点，降低了反应势垒，促进了*OC-COH的形成，从而在热力学上促进了还原反应，两者的结合导致了优异的催化性能。 更重要的是，场效应和纳米颗粒界面也有利于提高电化学NITRR活性。
性能测试结果表明，最优L-CUXO-HC的C2+部分的流动密度为665法拉第效率（Fe）为9 mA cm-2，CO2RR为81%;同时，催化剂的NH3收率为8183 mg H-1 mg-1，NH3部分流动密度大于600 mA cm-2，优于目前文献报道的催化剂。 此外，L-Cuxo-HC作为双功能催化剂在绿色化工中具有潜在的应用价值，可以将废水和废气转化为有价值的产品。 总体而言，有限元模拟和密度泛函理论（DFT）计算的结合提供了对局部增强电场和界面活性位点的深入理解，所提出的激光合成方法也将启发下一代碳氮循环多电子还原催化剂的设计。
accelerating multielectron reduction at cuxo nanograins interfaces with controlled local electric field. nature communications, 2023. doi: 10.1038/s41467-023-43303-1