随着我国“碳达峰”、“碳中和”科学发展目标的提出，利用绿色电能将二氧化碳（CO₂）通过电化学催化方式转变成生产/生活所需的能源产物（如合成气、甲烷、乙烯、乙醇等），成为“碳减排”方式以外能够实现高效“碳循环”，并促进能源产业升级的有效技术途径。基于此愿景，高效催化剂的设计以及对电化学催化CO₂还原反应（CO₂ reduction，CO₂R）机理的研究尤为关键。近年来，大量分子催化剂（金属离子/有机配体形成的配合物分子）和固体催化剂（金属及其合金电极，碳及其参杂材料、MOF/COF新型催化材料等）被设计出来，但是绝大部分都基于实验室理想的测试环境，而对工业生产条件下的实际问题考虑不足。聂伟轩教授课题组研究将聚焦于该领域两大催化剂类别——分子催化剂和固体催化剂受限于实际生产条件和要求的瓶颈问题。