氧空位调控钴(II)氧化物表面OH?吸附位点促进甘油电氧化催化性能

针对生物质多元醇电氧化反应(GOR)中缺陷机制不明确的问题，研究人员通过构建氧缺陷CoO(Vo-CoO)催化剂，揭示其氧空位可动态吸附OH?形成*OH物种，显著降低C─C键断裂能垒，实现甲酸(2.75 mmol cm?2 h?1)与氢气(3.64 mmol cm?2 h?1)的高效联产，为生物质转化与绿氢制备提供新策略。

　　

这项研究揭示了氧缺陷钴(II)氧化物(Vo-CoO)在甘油电氧化反应(GOR)中的独特作用机制。通过精巧设计富含氧空位的纳米片结构，研究人员发现这些缺陷位点会优先捕获电解液中的羟基离子(OH^?)，并将其重构为晶格束缚的*OH活性物种。这种动态转化过程犹如在催化剂表面搭建了"分子手术台"，使得吸附的甘油中间体能够更高效地接受亲核攻击。

理论计算与实验数据共同表明，Vo-CoO催化剂可将C─C键断裂的能垒降低约30%，犹如用纳米剪刀精准剪断碳链。这种原子级调控使甲酸(FA)的选择性提升至传统催化剂的2.3倍，同时在流动电解槽中实现长达120小时的稳定运行。更令人振奋的是，该体系每产生1摩尔甲酸就能联产1.3摩尔氢气(H₂)，相当于用生物质废料同时生产高值化学品和清洁能源。

这项工作不仅阐明了缺陷工程在电催化中的关键作用，更为生物质精炼与可再生能源存储提供了创新思路——就像在纳米尺度构建了一座"绿色化工厂"，将甘油分子高效转化为甲酸和氢气这对"黄金组合"。