新型纳米电极显著提升秸秆废弃物产甲酸效率

近日，农业农村部环境保护科研监测所乡村环境建设创新团队开发了一种镍钴双金属氧化物超薄纳米片电极材料，显著提升了生物质衍生物糖电氧化过程中电子传递性能，实现秸秆废弃物的高值转化。相关研究成果发表在《化学工程学报》（Chemical Engineering Journal）上。

镍—氧—钴纳米通道加快葡萄糖氧化的电子传递。农业农村部环保所供图

葡萄糖是秸秆等农业生物质水解的主要中间产物，其电催化氧化制甲酸代表了一种农业废弃物增值的可持续途径，但由于缓慢的电子转移和副反应的竞争，同时实现高选择性和电流密度仍然具有挑战性。

该研究通过氯离子腐蚀和煅烧策略，在泡沫镍上原位生长双金属氧化物超薄纳米片。该纳米片结构使其暴露丰富的活性位点。具有独特价电子构型的二价钴离子能够通过桥接氧配体驱动部分电子从镍向钴转移，形成“镍—氧—钴”电子通道，极大促进电子传递与羟基氧化镍活性物质的快速形成。

该电极材料性能优异，在含0.1摩尔每升葡萄糖的电解液中，1.4伏（相对于可逆氢电极）电压下的电催化氧化电流密度为222.70毫安每平方厘米，分别是氧化镍纳米片电极和泡沫镍电极的2.29倍和7.53倍。增强的动力学抑制了非法拉第降解，提高了产甲酸选择性，反应1小时内法拉第效率超过90.00%，反应3小时产率达67.94%。

该研究为构建富含电子通道的纳米结构提供了一种新策略，有效提高了镍基催化剂上葡萄糖电氧化性能，为秸秆等农业废弃物的资源化利用提供新思路。

该研究得到国家自然科学基金、天津市自然科学基金等项目的支持。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.163249