鎳基材料作為甲醇氧化反應(yīng)（MOR）催化劑已被廣泛研究。 NiOOH 的形成及其還原為 Ni(OH)2 通常被認(rèn)為是甲醇氧化的重要步驟。然而，在這種間接途徑中，質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移的效率從根本上受到從 Ni(OH)2 到 NiOOH 來回轉(zhuǎn)變速率的限制。
在此，廣東省科學(xué)院Fuxian Wang展示了 MoO3/Ni(OH)2 上的直接 MOR 途徑，而不形成 NiOOH 介體。
文章要點(diǎn)
1）MoO3/Ni(OH)2 在 1.52 V vs. RHE 下表現(xiàn)出 1000 mA cm?2 的基準(zhǔn)電催化 MOR 電流密度，具有接近 100% 的法拉第效率，優(yōu)于所有最先進(jìn)的 MOR 電催化劑。
2）原位拉曼光譜證實(shí)，MoO3/Ni(OH)2 上的電催化 MOR 過程中不會(huì)形成 NiOOH。密度泛函理論計(jì)算表明，MoO3/Ni(OH)2 中的 Ni2+ 作為甲醇吸附位點(diǎn)，而摻雜的 Mo6+ 在捕獲去質(zhì)子化的 H· 方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。受益于Mo?Ni的協(xié)同效應(yīng)，CH2O*→CHO*+H*過程的能壘顯著降低，避免了NiOOH的形成并導(dǎo)致直接MOR。
研究揭示了一種不依賴于 NiOOH 形成的直接電化學(xué) MOR 途徑，并提供了一種調(diào)節(jié) MOR 中間過程勢壘的簡便策略。
參考文獻(xiàn)
Hui Cheng, et al, Direct Electrocatalytic Methanol Oxidation on MoO3/Ni(OH)2: Exploiting Synergetic Effect of Adjacent Mo and Ni, J. Am. Chem. Soc., 2023
https://doi.org/10.1021/jacs.3c09399
