​施剑林院士/崔香枝AFM：NiCo2O4/NF在高电流密度下电催化GOR！

电催化甘油氧化反应（GOR）是将生物质副产品转化为高附加值化学品的有效途径，但现有催化剂的氧化活性和转化率较低。基于此，中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林院士和崔香枝研究员等人报道了通过Ni取代Co₃O₄中的八面体Co³⁺，可控的制备了NiCo₂O₄/NF双金属氧化物纳米阵列，其在高电流密度（E₃₀₀=1.42 V，E₆₀₀=1.62 V）下具有优异的GOR催化活性，在1.42 V下具有97.5%的总法拉第效率（FE）（FE_{formic acid}=89.9%和FE_{glycolic acid}=7.62%）。

GOR/析氢耦合双电极电解槽电压比50 mA cm⁻²下的水分解电压低约299 mV，同时该电解槽在1.75 V下稳定运行200 h以上，能耗降低16.9%，在阳极获得高附加值产品。

通过DFT计算，作者研究了Co₃O₄/NF和NiCo₂O₄/NF对GOR的潜在活性来源。Co₃O₄/NF对甘油（-0.984 eV）和OH*（0.415 eV）的吸附能分别增加到NiCo₂O₄/NF的-1.151（Co_Oh位点）和0.756 eV（Ni_Oh位点），表明Ni的引入可以优化甘油和OH*的共吸附性能。

在整个反应过程中，Co₃O₄/NF的速率决定步骤（RDS）是C₃H₆O₃*转化为C₃H₅O₃*（步骤6→7），绝对速率阶能为1.38 eV，而NiCo₂O₄/NF的RDS为CH₂O₂*解吸（步骤19→20），绝对速率阶能为1.00 eV。与Co₃O₄/NF相比，Ni的引入促进了GOR热力学。结果表明，在Co₃O₄/NF中引入Ni可显著优化甘油和OH*的共吸附行为，降低了RDS能垒，从而实现了优异的GOR性能。

Controllable Electron Distribution Reconstruction of Spinel NiCo₂O₄ Boosting Glycerol Oxidation at Elevated Current Density. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202306995.