Nature Commun：甲醇电化学氧化制备甲酸的机理

纳米技术

2023-03-27

人们普遍认为Ni基催化剂原位生成的镍(氧)氢氧化物是电化学氧化催化物种，但是理性设计Ni基催化剂仍非常困难和挑战。

有鉴于此，苏州大学冯莱（Lai Feng）、河北工业大学金朋（Peng Jin）等报道NiMn氢氧化物作为阳极电催化剂，甲醇氧化制备甲酸的性能达到1.33/1.41 V （10/100 mA cm^-2），在碱性电解液中的电催化活性法拉第效率接近100 %，比NiFe氢氧化物催化剂的性能更好。

本文要点

（1）

通过实验和理论计算，提出甲醇氧化反应的机理，该机理包括Ni^II-(OH)₂/Ni^III-OOH的可逆循环过程和甲醇氧化反应。

（2）

验证发现Ni^III-OOH通过Ni^III和相邻的亲电氧物种作为协同催化活性位点，并且协同促进自发或者非自发的甲醇氧化反应。这种双功能催化机理实现了高甲酸选择性，并且能够形成瞬态Ni^III-OOH物种。由于不同的氧化行为过程，NiMn和NiFe氢氧化物催化剂具有不同的催化活性。

参考文献

Botao Zhu, Bo Dong, Feng Wang, Qifeng Yang, Yunpeng He, Cunjin Zhang, Peng Jin & Lai Feng, Unraveling a bifunctional mechanism for methanol-to-formate electro-oxidation on nickel-based hydroxides. Nat Commun 14, 1686 (2023).

DOI: 10.1038/s41467-023-37441-9

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37441-9