與傳統甘油氧化(GOR)技術相比，以綠色電能為驅動力的電催化甘油氧化反應生產高附加值化學品，具有環境友好、可持續、高效等優勢。GOR可生產多種高附加值產品，例如二羥丙酮(DHA)、甘油醛(GAD)、甘油酸(GLA)、乙醇酸(GCA)和甲酸(FA)。特別是，FA是一種具有高儲氫能力的液態有機氫載體，在燃料電池領域顯示出巨大的應用前景，并且FA還是一種重要的工業中間體，廣泛應用于動物飼料、皮革鞣制等。

另一方面，GOR(E^θ=0.69 V_RHE)在熱力學上比析氧反應(OER)(E^θ=1.23 V_RHE)更有利，利用GOR代替OER耦合析氫反應(HER)，可以大大降低電解水分解制氫的能耗。因此，開發能夠在較低電位下同時實現高電流密度、高法拉第效率和高附加值產品產率的非貴金屬GOR催化劑具有重要意義。

基于此，中國科學院上海硅酸鹽研究所施劍林和崔香枝等通過水熱和熱處理的方法，用異質元素Ni取代尖晶石Co₃O₄中的部分八面體Co³⁺位置，構建了一種生長在泡沫鎳上的雙金屬氧化物納米陣列(NiCo₂O₄/NF)。

實驗結果和理論計算表明，Ni的引入誘導了反應過程中Ni^III-OOH和Co^III-OOH活性物種的快速生成，并提高了材料中的氧空位濃度，促進Co的電子結構重排，進而顯著改善了甘油和OH*中間體的共吸附行為，降低了反應能壘，使得NiCo₂O₄/NF表現出優異的GOR性能。

電化學性能測試結果顯示，NiCo₂O₄/NF催化劑具有優異的GOR活性，分別僅需1.42和1.62 V_RHE的電位就能達到300和600 mA cm^?2的電流密度，并且在1.42 V_RHE下具有高的法拉第效率(總FE=97.5%)。此外，NiCo₂O₄/NF納米陣列對其他生物質衍生醇如甲醇、乙二醇、苯甲醇和葡萄糖也表現出較好的電氧化性能。

將GOR和HER耦合構建的甘油電解槽在1.34 V的電池電壓下就能獲得50 mA cm^?2的電流密度，比純水電解槽低約300 mV；同時，在1.75 V的電壓下，甘油電解槽在200小時內可以穩定地維持約100 mA cm^?2的電流密度輸出。綜上，該項工作為高效非貴金屬GOR電催化劑的設計與開發提供了新的視角，有助于推動生物質小分子氧化耦合節能制氫的進一步發展。

Controllable Electron Distribution Reconstruction of Spinel NiCo₂O₄ Boosting Glycerol Oxidation at Elevated Current Density. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202306995