自生成的碳氧阴离子使界面OH − 解限制，有利于在广泛电位窗口下增强生物质电氧化

摘要：阳极上对OH − 的优先吸附很可能阻碍有机分子的可接入性，并触发竞争性氧气析出反应（OER），通常导致窄电位窗口。在此，利用自我转化的CO 3 2−从金属草酸镍（NiC 2 O 4 ）中解限制OH − 的策略被提出，旨在通过电催化5-羟甲基糠醛（HMF）氧化反应（e-HMFOR）高效合成生物塑料单体2,5-呋喃二羧酸（FDCA），法拉第效率超过95%，且在较宽的电位窗口1.38–1.56 V RHE下表现优于最先进的镍基电催化剂。原位测试证实，通过自我释放的CO 3 2−可以促进NiC 2 O 4 中表面吸附的CO 3 2−形成NiOOH（NiOOH-CO 3 2−）。作为电场引擎的CO 3 2−离子可以通过静电排斥有效减弱OH − 的覆盖，并增强NiOOH-CO 3 2−表面的HMF吸附，从而提高e-HMFOR，同时抑制OER。计算结果进一步表明，NiOOH上的CO 3 2−抬高了氧中间体转化（O* → OOH*）的能量障碍，以抑制OER，但促进了e-HMFOR动力学。对电催化剂上OH − 吸附行为的精确调控为提升氧化升级过程提供了强大的工具，同时规避了竞争反应OER。