Nature Communications:揭示甲醇在镍基氢氧化物上电氧化制甲酸酯的双功能机理
吴宗涵 Hwak 2023-03-28

对于镍基催化剂,原位形成的羟基氧化镍通常被认为是阳极生物质电氧化的来源,然而,合理理解催化机制仍然具有挑战性。鉴于此,来自苏州大学能源学院Lai Feng等人证实NiMn氢氧化物作为阳极催化剂可以使甲醇在1.33/1.41的低电池电位(10/100mA·cm2)下进行甲酸盐电氧化反应(MOR),法拉第效率接近100%,且在碱性介质中具有良好的耐久性,显著优于氢氧化镍。

文章要点:

1) 基于实验和计算的结合研究,研究提出了一种由NiII-(OH)2/NiIII-OOH的可逆氧化还原转变和伴随的MOR组成的循环途径,并且证明,NiIII OOH提供了包括NiIII和附近亲电氧物种在内的组合活性位点,它们以协作的方式促进自发或非自发MOR过程;

2) 此外,这种双功能机制不仅可以很好地解释高选择性甲酸盐的形成,而且可以很好的解释NiIII-OOH的瞬时存在,NiMn和NiFe氢氧化物的不同催化活性可归因于它们的不同氧化行为,这一工作为镍基氢氧化物的总体MOR机制提供了清晰合理的理解,有利于先进的催化剂设计。

参考资料:

Zhu, B., Dong, B., Wang, F. et al. Unraveling a bifunctional mechanism for methanol-to-formate electro-oxidation on nickel-based hydroxides. Nat Commun 14, 1686 (2023).

10.1038/s41467-023-37441-9

https://doi.org/10.1038/s41467-023-37441-9


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