为相识决电催化甘油氧化（GOR）技术中，催化剂“好逸恶劳”的问题，中国科学院金属研究所（下称金属所）太阳能与氢能质料研究团队，经由历程添加微量铜离子，给催化剂穿上了一层不停自我修复的“动态铠甲”，按捺催化剂非晶化，可以或许显著晋升催化质料性能。该结果10月21日发表在《天然-可连续生长》。
甘油是生物柴油工业的副产物，经由历程氧化，可以将甘油“进级”成更高价值的化学品，成为制造药物、甘旨食物、高等护肤品及恬静面料的主要原料。
不外，传统的热催化甘油氧化历程，需要于高温高压前提下举行，历程中利用有毒氧化剂及溶剂，污染年夜、能耗高，限定了其可连续生长。
面临国家“双碳”战略目标和绿色生长的迫切需求，GOR技术应运而生。该技术以水为氧化剂，以绿色电能为能量输入，不仅为甘油绿色氧化进级提供了新路径，另有可替换电解水制氢历程中的高能耗析氧反映，降低体系能耗，实现在生产高值化学品的同时高效制备绿氢，具备显著的科学研究价值与运用远景。
为了实现年夜规模工业运用，生产反映须于跨越500mA/cm2的工业级年夜电流密度下举行。这类前提下，经常使用的钴、镍等金属氧化物催化剂易发生氧化非晶化，催化剂的外貌像被“电糊了”，结构会变患上疏松、无序。
疏松的表层会“好逸恶劳”，再也不用心催化甘油氧化，而是转身去催化水氧化，生产起了氧气，白白快盈VIII官网-华侈了电能及原料。这致使用在生产甲酸等目标产物的电能被华侈，获得终极产物的效率（法拉第效率）年夜幅降落。这一科学挑战严峻制约了GOR技术从试验室走向工业运用。
面临这个挑战，作者团队提出了一项简朴而高效的战略：于反映液中添加微量的铜离子（Cu2+），其于GOR反映历程中会于Cu2+及Cu+两种价态之间可逆切换。
金属所研究员刘岗给《中国科学报》打了个比喻，这个历程就像给催化剂穿上了一层不停自我修复的“动态铠甲”，能有用维持催化剂外貌的晶体结构，制止它被“电糊”，从而按捺非晶化。
以泡沫镍负载四氧化三钴（Co3O4）催化质料为例，于800mA/cm2的年夜电流密度下测试，Cu2+的引入使甲酸的法拉第效率从62.2%提高至99.3%，性能显著优在已经报导的催化质料。
不仅云云，该催化质料及反映系统易在放年夜生产，研究职员制作的6x6平方厘米的较年夜尺寸电极，每一小时能生产13.2克氧化产物，并可连续稳定运行跨越100小时，证实了其工业化运用的潜力。
该战略另有可扩大至其他如镍基质料等的过渡金属氧化物，和多种生物资电氧化反映系统（如5-羟甲基糠醛电氧化），为推进生物资电催化技术于绿色氢能工业中的运用提供了新思绪。
相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-025-01653-2
Cu2+按捺催化质料外貌非晶化历程的示用意。课题组供图
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