中大AM：Cu-Co氧化物纳米片实现甘油的高效电氧化

缺陷工程化的双金属氧化物在电解有机小分子方面表现出很高的潜力，但是由于缺陷密度与电催化性能之间的关系模糊性，使得控制电催化体系中多-步多-电子反应的最终产物具有挑战性。

基于此，中山大学姚向东教授等人报道了采用可控动力学还原法使Cu-Co氧化物纳米片（CuCo₂O₄ NS）的氧空位密度最大化，并用于催化甘油电氧化反应（GOR）。其中，氧空位密度最高的CuCo₂O_4-x NS（CuCo₂O_4-x-2）将C3分子氧化为C1分子，选择性接近100%，法拉第效率约为99%，在所有改性催化剂中表现出最好的氧化性能。

通过DFT计算，作者确认了所提出的GOR路径的合理性。根据所提出的途径，吸附在(311)面具有高和低V_o值的CuCo₂O₄样品（CuCo₂O_4-x-2和CuCo₂O_4-x-0）的甘油分子通过与体系中的氧空位的协同作用转化为甲酸。

催化剂对羟基（0→1）的甘油分子吸附引起CuCo₂O_4-x-2表面伯羟基（1→2）的自发脱氢，该反应在CuCo₂O_4-x-0中能量上是不利的，因此催化剂中较高的V_o有利于GOR过程。

此外，CuCo₂O_4-x-2和CuCo₂O_4-x-0的GOR反应速率决定步骤分别为甘油醛吸附H₂O分子生成反应中间体和脱氢（2→3，3→4）。随后，CuCo₂O_4-x-2和CuCo₂O_4-x-0表面发生自发脱氢过程（4→5、5→6、6→7），导致第一次C-C键裂解产生的反应中间体发生3步脱氢（7-10）。

最后，通过C-C键裂解生成两个甲酸分子，乙醇酸转化为乙醛酸（10-11）。因此，通过优化Cu-Co催化体系的缺陷位点构型来控制紧密间隔氧空位的协同效应，可有效地促进C-C键的裂解生成甲酸分子，从而促进GOR。

Strengthening the Synergy Between Oxygen Vacancies in Electrocatalysts for Efficient Glycerol Electrooxidation. Adv. Mater., 2024, DOI: /10.1002/adma.202401857.

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中大AM：Cu-Co氧化物纳米片实现甘油的高效电氧化

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