近日，武汉大学肖湘衡教授团队在Angewandte Chemie International Edition期刊发表题为“Coordinating the Competitive Adsorption of Organic and OH⁻ to Accelerate Electrooxidation Kinetics of Biomass-Derived Nucleophiles”的研究论文。

将生物质衍生亲核试剂电氧化与水电解制氢结合，可规避阳极缓慢的析氧反应，并提升经济效益，但该技术因催化剂活性不足（尤其低电流密度）难以大规模推广。因此，开发低电压下高电流的高性能催化剂成为迫切的研究目标。高活性催化剂设计需理解催化剂与底物界面的作用机制。碱性电解质中，生物质衍生的亲核试剂电氧化一般存在直接和间接两种电氧化机制：直接电氧化中有机物与OH⁻共吸附存在竞争，平衡二者吸附可提升性能；间接电氧化依赖表面重构生成的高价金属中心，但重构往往不可控并且高价物种会增加析氧副反应的发生，导致高电位下选择性下降。因此，开发倾向直接氧化、对有机物和OH⁻吸附适当的催化剂至关重要。

针对以上问题，本研究设计并构建了一种Co₄N-CoO异质界面，用于生物质衍生亲核试剂的高效电氧化。亮点如下：

1.揭示了Co₄N、CoO和Co₄N-CoO三种电极模型对生物质衍生亲核试剂电氧化的直接氧化机制，明确该机制中有机物与OH⁻存在竞争性吸附这一核心特征。

2.通过实验与理论计算结合，证实Co₄N对甘油吸附强但对OH⁻吸附弱，CoO对OH⁻吸附强但对甘油吸附弱，这种单边吸附特性导致二者氧化动力学缓慢，而构建Co₄N-CoO异质界面可有效平衡这种单边吸附，从而显著提升催化活性。

3.采用多种原位表征技术（原位拉曼、原位ATR-FTIR、原位EIS等）结合DFT计算，系统阐明了催化剂界面调控竞争性吸附以加速生物质衍生亲核试剂电氧化动力学的内在机制，为设计高性能催化剂提供了新思路。

图1. 调控OH⁻与亲核试剂的竞争吸附

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202508095