甘油氧化作為生物質(zhì)平臺(tái)分子增值的重要途徑，其氧化產(chǎn)物廣泛應(yīng)用于制藥、食品、化妝品和紡織等行業(yè)。傳統(tǒng)的熱催化甘油氧化污染大、能耗高，而電催化甘油氧化技術(shù)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(jí)提供了新路徑。

　　過(guò)渡金屬氧化物催化性能優(yōu)異、成本較低，成為電催化甘油氧化反應(yīng)中常用的催化材料。但是，在面向氫能產(chǎn)業(yè)所需的工業(yè)級(jí)電流密度下進(jìn)行電催化甘油氧化時(shí)，這類(lèi)材料表面易發(fā)生氧化非晶化，引發(fā)析氧副反應(yīng)，降低目標(biāo)產(chǎn)物的法拉第效率。這制約了電催化甘油氧化技術(shù)在氫能產(chǎn)業(yè)中的規(guī)?；瘧?yīng)用。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究團(tuán)隊(duì)提出了通過(guò)引入Cu2+抑制過(guò)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(guò)程中的可逆氧化還原，可維持催化材料晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，抑制過(guò)渡金屬氧化物催化材料的表面非晶化過(guò)程。以泡沫鎳負(fù)載Co3O4催化材料為例，在800 mA cm?2的工業(yè)級(jí)電流密度下，Cu2+的引入使目標(biāo)產(chǎn)物甲酸的法拉第效率從62.2%提高至99.3%，性能優(yōu)于已報(bào)道的催化材料。

　　這一催化材料和反應(yīng)體系易于放大，6×6 cm2電極材料的甘油氧化產(chǎn)物收率達(dá)13.2 g h?1，穩(wěn)定性超過(guò)100小時(shí)。同時(shí)，該策略可擴(kuò)展至其他過(guò)渡金屬氧化物及多種生物質(zhì)電氧化反應(yīng)體系，為推進(jìn)生物質(zhì)電催化技術(shù)在綠色氫能產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用提供了新思路。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-可持續(xù)發(fā)展》（Nature Sustainability）上。

Cu2+抑制催化材料表面非晶化過(guò)程示意圖