甘油氧化作為生物質平臺分子增值的重要途徑，其氧化產物廣泛應用于制藥、食品、化妝品和紡織等行業。傳統的熱催化甘油氧化污染大、能耗高，而電催化甘油氧化技術以水為氧化劑、以綠色電能為能量輸入，為甘油氧化綠色升級提供了新路徑。
過渡金屬氧化物催化性能優異、成本較低，成為電催化甘油氧化反應中常用的催化材料。但是，在面向氫能產業所需的工業級電流密度下進行電催化甘油氧化時，這類材料表面易發生氧化非晶化，引發析氧副反應，降低目標產物的法拉第效率。這制約了電催化甘油氧化技術在氫能產業中的規模化應用。
近日，中國科學院金屬研究所研究團隊提出了通過引入Cu2+抑制過渡金屬氧化物表面非晶化的新策略Cu-GOR。研究表明，在電解液中添加微量Cu2+，利用Cu2+/Cu+在電催化氧化過程中的可逆氧化還原，可維持催化材料晶體結構的穩定性，抑制過渡金屬氧化物催化材料的表面非晶化過程。以泡沫鎳負載Co3O4催化材料為例，在800 mA cm?2的工業級電流密度下，Cu2+的引入使目標產物甲酸的法拉第效率從62.2%提高至99.3%，性能優于已報道的催化材料。
這一催化材料和反應體系易于放大，6×6 cm2電極材料的甘油氧化產物收率達13.2 g h?1，穩定性超過100小時。同時，該策略可擴展至其他過渡金屬氧化物及多種生物質電氧化反應體系，為推進生物質電催化技術在綠色氫能產業中的應用提供了新思路。
相關研究成果發表在《自然-可持續發展》（Nature Sustainability）上。
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