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理解與調(diào)節(jié)高儲量的電催化劑在酸性體系的穩(wěn)定性是質(zhì)子交換膜分解水電解槽的關鍵。MnO₂作為一種具有前景的酸性OER催化劑，面臨著容易過度氧化的問題以及反應機理不明確的問題。

有鑒于此，北京化工大學邵明飛教授、周華副教授等報道γ-MnO₂的晶格氧通過Mars-van-Krevelen機理參與OER反應。

本文要點：

（1）

通過與理論計算結(jié)合，發(fā)現(xiàn)釋放晶格氧能夠降低Mn溶解的能壘，使得電極具有持久性。基于這項研究發(fā)現(xiàn)，提出了改善晶格氧穩(wěn)定性的機理，將OER反應替換為葡萄糖氧化生成甲酸，阻止Mn過度氧化，這個葡萄糖氧化反應遵循Langmuir-Hinshelwood機理。

（2）

因此，γ-MnO₂催化劑的穩(wěn)定性提高1100倍，使得穩(wěn)定時間長達960 h。此外，在PEM電解槽中和40 A電流，以487.1 mmol h^-1的速率生成甲酸，以16.7 L h^-1速率生成H₂。

這個反應策略實現(xiàn)了一種符合可持續(xù)發(fā)展要求和大規(guī)模將水和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高附加值化學品和燃料的技術(shù)。

參考文獻

Yingjie Song, Jialong Qian, Shengnan Li, Ziling Zhao, Hongwu Cheng, Kang Zou, Zishan Han, Zhenhua Li, Hao Li, Hua Zhou, Mingfei Shao, Stabilizing Lattice Oxygen to Enable Durable MnO₂ Electrocatalyst for Simultaneous Acidic Hydrogen Production and Biomass Valorization, Angew. Chem. Int. Ed. 2025

DOI: 10.1002/anie.202502847

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202502847