一、 【导读】
随着全球对可再生能源和绿色化工需求的日益增长，如何在能源转化过程中实现“化学品增值”与“清洁能源产出”的协同，是当前能源化学领域的重大挑战。生物质衍生物葡萄糖的电催化氧化（GOR），能够将其转化为高附加值化学品，同时耦合析氢反应，是一条极具吸引力的双向增值路径。然而，开发兼具高活性、高选择性和稳定性的双功能催化剂仍是当前面临的巨大挑战。近日，闽南师范大学李艳彩教授联合清源创新实验室张颖贞博士后，在《Journal of Colloid and Interface Science》（中科院一区Top期刊）发表最新研究成果，报道了一种具有优异电催化性能的双功能Pt/Ni-NC催化剂，该催化剂不仅能够高效催化生物质葡萄糖电氧化反应，实现高附加值化学品（乳酸和甲酸）的制备，还能同步促进氢气析出反应（HER），实现绿色制氢。这项工作为耦合生物质转化与清洁能源生产提供了新的解决方案，展现了“双碳时代”背景下的能源创新方向。
二、【成果掠影】
作者通过精确调控Pt与Ni的组分及碳载体结构，制备出高分散的Pt-Ni纳米催化剂。该催化剂在葡萄糖电氧化过程中表现出优异的催化活性和稳定性，同时在阴极侧有效促进氢气析出，实现了电能驱动下的生物质高值化与能源共生产。这一策略打破了传统电解水仅产氢的单一模式，将“废弃生物质”转化为“绿色能源+高附加值化学品”的新途径，为未来可持续能源体系提供了新范式。
三、【核心创新点】
- 双功能协同催化设计：通过引入Pt调控Ni的电子结构，促进葡萄糖电氧化反应与HER的协同进行，实现高效能量利用。
- 精准结构调控：利用碳载体的高比表面积与导电性，提升了活性位点暴露度与电荷传输效率，使催化性能显著提升。
- 绿色能源与化学品共生体系：将葡萄糖电氧化与HER相耦合，不仅降低了整体能耗，还同步生成氢气与高附加值产物（如乳酸、甲酸），体现了“双碳化学”的可持续理念。
四、【数据概览】
图1 Pt/Ni-NC催化剂的合成路线和微观结构表征 ©
图2 催化剂的表面化学状态分析 ©
图3 葡萄糖电氧化反应性能分析 ©
图4 GOR耦合HER性能和产物分析 ©
图5 DFT模拟揭示GOR反应机制 ©
图6 HER活性与稳定性分析 ©
五、【成果启示】
该项研究通过巧妙的催化剂设计，成功开发出高效的双功能Pt/Ni-NC催化剂，为生物质资源的高值化利用与清洁能源生产提供了全新的技术思路。这种耦合反应策略不仅大幅降低了电解过程的能耗，还实现了从废弃生物质到化学品和氢能的协同转化，符合绿色可持续发展的核心理念。该工作为设计下一代高效能量转化-化学品合成集成系统奠定了坚实的科学基础，预示着在生物质精炼和氢经济领域广阔的应用前景。
原文详情：Tailoring bifunctional platinum-nickel-carbon catalysts for coupled biomass glucose electrooxidation to value-added products with hydrogen evolution reaction, Journal of Colloid and Interface Science, 2025, DOI: 10.1016/j.jcis.2025.138771
本文由闽南师范大学李艳彩教授团队与清源创新实验室张颖贞博士后联合供稿
