ACS Catal.：Zr和In共掺杂Co(OH)₂促进糠醛氧化和耦合制氢

背景：传统水裂解析氧反应动力学缓慢，导致制氢能耗高，而糠醛氧化反应（FOR）可替代析氧反应，在较低电位下生成高附加值糠酸并耦合制氢，有望降低电解水能耗。研究目的：开发高效、稳定的非贵金属电催化剂，实现糠醛氧化与析氢反应的协同耦合，提升制氢效率。结论：本文通过一步电沉积法合成了Zr和In共掺杂Co(OH)₂纳米片（ZrIn-Co(OH)₂），该催化剂在碱性条件下表现出优异的糠醛氧化性能，仅需1.23 V（vs. RHE）即可达到10 mA cm⁻²，糠酸法拉第效率达99.25%，稳定运行近100小时。将其与负载Pt的ZrIn-Co(OH)₂阴极组装成耦合电解系统，在H型电解池和膜电极组件流动电解池中分别仅需1.39 V和1.34 V即可达到10 mA cm⁻²，实现近100%的糠酸和氢气法拉第效率，稳定性超过100小时。机理研究表明，Zr掺杂降低了活性相CoOOH的形成电位，In掺杂通过调控电子结构提升了稳定性，两者协同优化了反应路径和能垒，为生物质增值与绿色制氢提供了新策略。