在本文中，作者开发了一种Cu-ZnMg超薄金属有机框架（MOF），其中Zn/Mg原子增强CO₂吸附与CO脱附，Cu位点在交变磁场（AMF）作用下对CO₂电还原至CO表现出超高催化活性。

Cu-ZnMg MOF@AMF在-0.2 V低电位下实现25.3 mA cm^-2的高电流密度，CO选择性达约95%，超越现有先进Cu基催化剂。非磁性金属的引入使Cu(II)活性位点的未配对电子在一维（1D）Cu(II)链中呈反铁磁耦合，这些自旋磁矩可通过自旋-晶格弛豫与AMF有效相互作用，提升Cu位点的局域电子能量。

AMF诱导的孤立Cu位点激活促进协同质子-电子转移，从而在低电极电位下实现高效的CO₂至CO转化。

图1：Cu-ZnMg MOF的结构与成分表征。（a）将非磁性Zn/Mg原子插入1D Cu链形成1D Cu-ZnMg链的示意图，红色虚线框表示最终孤立的[CuO₄]单元。（b）Cu-ZnMg MOF中各元素（Cu、Zn、Mg）的能谱（EDS）面分布图。（c）Cu-ZnMg MOF与Cu MOF的粉末X射线衍射（PXRD）图谱。（d）Cu-ZnMg MOF (020)晶面的高分辨透射电镜（HRTEM）图像，插图为其对应的伪彩色HRTEM图像。（e）Cu-ZnMg MOF与Cu MOF的Cu K边傅里叶变换扩展X射线吸收精细结构（FT-EXAFS）光谱。（f）Cu-ZnMg MOF、Cu MOF、Zn MOF与Mg MOF的高分辨X射线光电子能谱（XPS）。

图2：CO₂与CO的吸附/脱附。（a）Cu-ZnMg MOF与Cu MOF在0.5 M KHCO₃中分别通入CO₂和Ar时的LSV曲线。（b、c）Cu MOF与Cu-ZnMg MOF在1200-2500 cm^-1范围内随外加电位变化的原位ATR-FTIR光谱。（d）Cu-ZnMg MOF与Cu MOF在298 K下的CO₂吸附曲线。（e）Cu-ZnMg MOF与Cu MOF电极在-0.6 V下各产物的法拉第效率。（f）Cu-ZnMg MOF与Cu MOF在不同电位下CO产物的分电流密度。

图3：磁结构表征。（a）Cu-ZnMg MOF与Cu MOF的EPR谱图，Cu-ZnMg MOF的模拟线与实验谱高度吻合。（b）Cu-ZnMg MOF与Cu MOF在场冷（FC）和零场冷（ZFC）条件下的温度依赖磁化率（χ-T）曲线。（c）Cu-ZnMg MOF与Cu MOF的投影态密度（PDOS）。（d、e）Cu MOF与Cu-ZnMg MOF的计算磁各向异性能（MAE）极坐标图，显示磁化方向的角度依赖；θ为磁化矢量与z轴的极角，ϕ为磁化矢量在xy平面投影与x轴的方位角。（f）Cu MOF与Cu-ZnMg MOF自旋重取向能垒随磁化方向变化的示意图。

图4：交变磁场（AMF）增强的CO₂电还原性能。（a）在CO₂饱和KHCO₃电解液中，周期性开关AMF作用下Cu-ZnMg MOF与Cu MOF的电流-时间（I-t）曲线。（b）在30-100 °C温度范围内，以AMF刺激为参照，Cu-ZnMg MOF与Cu MOF在-0.2 V下常规加热（CH）时的电流密度增量。（c）低电位下AMF刺激时Cu-ZnMg MOF与Cu MOF的CO法拉第效率（FE_CO）及CO局部电流密度（j_CO）。（d）在-0.2 V下，Cu-ZnMg MOF在H₂O与D₂O中是否施加AMF刺激时的I-t曲线。（e）反应条件下Cu-ZnMg MOF在无/有AMF刺激时的电化学阻抗谱（EIS）。（f）Cu-ZnMg MOF与Cu-ZnMg MOF@AMF的CO₂电还原制CO性能与近期报道的Cu基（红色符号）及贵金属（蓝色符号）催化剂对比。

综上，作者构建了一种Cu-ZnMg超薄片金属有机框架（MOF），通过交替磁场（AMF）激发孤立Cu(II)位点的自旋磁矩，实现低电位下高效的CO₂电还原制CO。

该催化剂在-0.2 V下实现94.5%的CO选择性和23.8 mA cm^-2的电流密度，性能优于现有Cu基催化剂。该策略突破了传统电催化中质子-电子协同转移的能垒限制，为开发低能耗、高选择性的CO₂转化体系提供了新路径，具有广泛的应用前景。