中国科学院金属研究所抑制催化材料非晶化实现大电流解水制氢与生物质高值转化耦合

　　甘油氧化作为生物质平台分子增值的重要途径，其氧化产物广泛应用于制药、食品、化妆品和纺织等行业。传统的热催化甘油氧化污染大、能耗高，而电催化甘油氧化技术以水为氧化剂、以绿色电能为能量输入，为甘油氧化绿色升级提供了新路径。

　　过渡金属氧化物催化性能优异、成本较低，成为电催化甘油氧化反应中常用的催化材料。但是，在面向氢能产业所需的工业级电流密度下进行电催化甘油氧化时，这类材料表面易发生氧化非晶化，引发析氧副反应，降低目标产物的法拉第效率。这制约了电催化甘油氧化技术在氢能产业中的规模化应用。

　　近日，中国科学院金属研究所研究团队提出了通过引入Cu2+抑制过渡金属氧化物表面非晶化的新策略Cu-GOR。研究表明，在电解液中添加微量Cu2+，利用Cu2+/Cu+在电催化氧化过程中的可逆氧化还原，可维持催化材料晶体结构的稳定性，抑制过渡金属氧化物催化材料的表面非晶化过程。以泡沫镍负载Co3O4催化材料为例，在800 mA cm?2的工业级电流密度下，Cu2+的引入使目标产物甲酸的法拉第效率从62.2%提高至99.3%，性能优于已报道的催化材料。

　　这一催化材料和反应体系易于放大，6×6 cm2电极材料的甘油氧化产物收率达13.2 g h?1，稳定性超过100小时。同时，该策略可扩展至其他过渡金属氧化物及多种生物质电氧化反应体系，为推进生物质电催化技术在绿色氢能产业中的应用提供了新思路。

　　相关研究成果发表在《自然-可持续发展》（Nature Sustainability）上。

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