协调有机分子与OH?竞争吸附以加速生物质衍生亲核物的电氧化动力学

研究人员针对生物质分子电氧化机制不明确的问题，通过构建Co4N-CoO异质界面模型，揭示了OH?与甘油竞争吸附对电氧化动力学的调控作用。该研究实现了178 mV dec?1的低塔菲尔斜率和29.40 mmol cm?2 h?1的甲酸盐产率，FE值在120小时电解中保持90%以上，为设计高效生物质转化催化剂提供了新思路。

　　

这项研究深入解析了过渡金属电极上生物质分子电氧化的微观机制。通过对比Co₄N、CoO及Co₄N-CoO三种模型对甘油(GOR)和OH^?的吸附特性，发现Co₄N过度吸附甘油而CoO偏好结合OH^?，这种单边吸附特性会显著降低反应动力学。

巧妙构建的Co₄N-CoO异质界面实现了反应物的平衡吸附——OH^?主要参与甘油活化而非材料氧化重构，这使得甲酸盐产率飙升至29.40 mmol cm^?2 h^?1，且能在120小时连续电解中保持90%以上的法拉第效率(FE)。结合原位拉曼(Raman)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和密度泛函理论(DFT)模拟，证实界面处OH^?与有机物的协同吸附是提升性能的关键，为生物质精炼催化剂设计提供了范式转移。