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最近，電力驅動的有機氧化反應顯示出越來越大的潛力。然而，析氧反應（OER）是主要的競爭反應，特別是在高電流密度下，導致產物的法拉第效率（FE）低，催化劑從電極上脫落。

基于此，西湖大學孫立成院士等人報道了一種鎳泡沫負載的雙金屬鎳銅電催化劑（Ni-Cu/NF）可以鈍化OER過程，同時顯著增強5-羥甲基糠醛（HMF）的氧化。在1.50 V電壓下，電流密度可達1000 mA cm^-2，在很寬的電位范圍內，FE和產率都接近100%。

通過DFT計算，作者對該催化體系進行定性分析。其中，Ni位點是Ni-Cu/NF上OER的活性位點，而Ni-Fe/NF上OER的活性位點更傾向于Fe位點。OH*到O*的去質子化是兩個催化體系的電位決定步驟（PDS）。

在m-Ni-Cu/NF上，PDS的理論過電位（η）為1.02 V，遠高于m-Ni-Fe/NF上的理論過電位（0.16 V），表明在m-Ni-Cu/NF上不利于O₂的析出。因此，m-Ni-Cu/NF具有較好的動力學反應活性和較低的OER活性，是HMF氧化的合適催化劑。

在OER過程中，催化劑的表面被帶正電，OH^–離子會從電解質中被特別吸附，在電極上形成Helmholtz層。EIS結果表明，對比Fe，Cu的引入可以有效地阻礙Helmholtz層中的電荷轉移過程。根據KIEs測試和DFT計算，在涉及電子轉移的水氧化過程中，吸附的OH^–將經歷較慢的O-H鍵裂解動力學，形成隨后的中間體（O*/OOH*）。相反，Fe摻雜具有較低的R_ct，因此電荷轉移大大增強。

Highly Efficient Biomass Upgrading by A Ni-Cu Electrocatalyst Featuring Passivation of Water Oxidation Activity. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202309478.

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西湖大學Angew：FE和產率近100%！Ni-Cu/NF高效催化生物質轉化

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