在綠色化學技術領域，一項突破性成果為生物質電催化技術的產業化應用開辟了新路徑。中國科學院金屬研究所團隊研發的電催化甘油氧化技術，通過創新催化劑設計解決了工業應用中的關鍵瓶頸，使這一清潔低碳工藝向規模化生產邁出重要一步。
傳統甘油氧化工藝依賴高溫高壓環境，需使用有毒氧化劑和溶劑，不僅能耗高且污染嚴重。作為生物柴油生產的副產物，甘油若能通過綠色途徑轉化為藥物、食品添加劑等高附加值產品，將實現資源循環利用。電催化甘油氧化技術以水為氧化劑、綠色電能為能源，在常溫常壓下即可完成反應，同時可替代電解水制氫中的高能耗析氧環節，實現化學品生產與綠氫制備的協同優化。
然而，該技術向工業級應用推進時遭遇重大挑戰。當電流密度提升至800 mA cm?2的工業標準時，鈷、鎳等常用金屬氧化物催化劑會發生表面結構崩塌，導致催化效率驟降。這種"氧化非晶化"現象使目標產物甲酸的法拉第效率從理論值大幅跌落，同時造成電能與原料的雙重浪費，成為制約技術產業化的核心障礙。
研究團隊提出的Cu2+摻雜策略（Cu-GOR）為解決這一難題提供了創新方案。通過在電解液中添加微量銅離子（濃度僅為反應物的1%），利用Cu2+/Cu+的可逆氧化還原特性，在催化劑表面形成動態保護層。這種機制有效維持了Co3O4等過渡金屬氧化物的晶體結構完整性，抑制了高電流密度下的非晶化進程。
實驗數據顯示，采用泡沫鎳負載Co3O4催化劑時，Cu2+的引入使甲酸法拉第效率從62.2%提升至99.3%，達到國際領先水平。在6×6 cm2電極的放大測試中，系統連續運行100小時仍保持穩定，甘油氧化產物收率達13.2 g h?1。該策略具有良好普適性，可擴展至鎳基材料等過渡金屬氧化物體系，并適用于5-羥甲基糠醛等多種生物質原料的電氧化反應。
這項成果為生物質電催化技術提供了全新設計思路。通過金屬離子摻雜調控催化劑表面電子結構，既保持了高電流密度下的反應活性，又顯著提升了材料穩定性。相關研究已形成完整理論體系，為綠色氫能產業中生物質資源的高效利用提供了技術支撐。
