近日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護科研監(jiān)測所鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)創(chuàng)新團隊開發(fā)了一種鎳鈷雙金屬氧化物超薄納米片電極材料，顯著提升了生物質(zhì)衍生物糖電氧化過程中電子傳遞性能，實現(xiàn)秸稈廢棄物的高值轉(zhuǎn)化。相關(guān)研究成果發(fā)表在《化學工程學報（Chemical Engineering Journal）》上。
葡萄糖是秸稈等農(nóng)業(yè)生物質(zhì)水解的主要中間產(chǎn)物，其電催化氧化制甲酸代表了一種農(nóng)業(yè)廢棄物增值的可持續(xù)途徑，但由于緩慢的電子轉(zhuǎn)移和副反應(yīng)的競爭，同時實現(xiàn)高選擇性和電流密度仍然具有挑戰(zhàn)性。
該研究通過氯離子腐蝕和煅燒策略，在泡沫鎳上原位生長雙金屬氧化物超薄納米片。該納米片結(jié)構(gòu)使其暴露豐富的活性位點。具有獨特價電子構(gòu)型的二價鈷離子能夠通過橋接氧配體驅(qū)動部分電子從鎳向鈷轉(zhuǎn)移，形成“鎳-氧-鈷”電子通道，極大促進電子傳遞與羥基氧化鎳活性物質(zhì)的快速形成。該電極材料性能優(yōu)異，在含0.1摩爾每升葡萄糖的電解液中，1.4 伏（相對于可逆氫電極）電壓下的電催化氧化電流密度為222.70 毫安每平方厘米，分別是氧化鎳納米片電極和泡沫鎳電極的2.29倍和7.53倍。增強的動力學抑制了非法拉第降解，提高了產(chǎn)甲酸選擇性，反應(yīng)1小時內(nèi)法拉第效率超過90.00%，反應(yīng)3小時產(chǎn)率達67.94%。該研究為構(gòu)建富含電子通道的納米結(jié)構(gòu)提供了一種新策略，有效提高了鎳基催化劑上葡萄糖電氧化性能，為秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用提供新思路。
該研究得到國家自然科學基金、天津市自然科學基金等項目的支持。（通訊員 姚金玲）
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725040835
