在本文中，作者报道一种简便策略：向电解液中引入微量Cu²⁺以抑制析氧副反应，实现高效甘油氧化反应（GOR）。

该策略在800 mA cm^-2高电流密度下将甘油转化为目标产物甲酸的法拉第效率从62.2 %（无Cu²⁺）提升至99.3 %。机理研究表明，Cu²⁺/Cu⁺可逆氧化还原过程完全抑制了GOR活性Co₃O₄催化剂表面OER活性相羟基过氧化物的生成。

该策略亦适用于其他重要电化学氧化反应，为开发高效非OER电化学氧化体系推动多种化学转化过程奠定基础。

图1：常规GOR与Cu-GOR过程示意。GLY：甘油；GLAD：甘油醛；GLA：甘油酸；GCA：乙醇酸。

图2：电催化性能。（a）Co₃O₄/NF在1 M KOH（OER）、1 M KOH+0.1 M甘油（GOR）及1 M KOH+0.1 M甘油+0.001 M CuSO₄（Cu-GOR）中的LSV曲线；（b）Co₃O₄/NF上GOR与Cu-GOR的法拉第效率（FE）及碳平衡；（c）流动池中Co₃O₄/NF+Cu-GOR在1.75 V_RHE下的长期稳定性测试；（d）本工作Cu-GOR体系与文献GOR催化性能对比；（e）甲酸（FA）电流与生成速率随Co₃O₄/NF电极面积的变化，柱状图为三次独立实验平均值，误差线为标准差。

图3：原位拉曼光谱与TEM图。（a，b）Co₃O₄/NF在1 M KOH+0.1 M甘油（GOR）和1 M KOH+0.1 M甘油+0.001 M CuSO₄（Cu-GOR）过程中的原位拉曼光谱（a.u.为任意单位）。（c-f）新鲜Co₃O₄/NF（c）及经OER（d）、GOR（e）、Cu-GOR（f）后的TEM图；比例尺2 nm。

图4：催化剂表征。（a）Co₃O₄/NF经GOR与Cu-GOR后的Cu LMM XPS谱；（b）Co₃O₄/NF在1.75 V_RHE下GOR、Cu-GOR及Cu-GOR+0.03 M NH₄⁺时的原位拉曼光谱；（c）Cu-GOR过程中Co₃O₄/NF的原位Cu K边X射线吸收近边结构谱；（d）向含CuSO₄电解液中加入GLAD后所得砖红色沉淀的XRD图（GOR：1 M KOH+0.1 M甘油；Cu-GOR：1 M KOH+0.1 M甘油+0.001 M CuSO₄）。

图5：Cu-GOR反应过程。（a）Co₃O₄(110)晶面Co₃f位点在有/无Cu物种时去质子化过程的自由能对比；（b）Cu-GOR可能的反应机理示意：青色、玫瑰色、白色、黄色、绿色球分别代表Co、O、H、Cu(I)、Cu(II)原子，红色与紫色球分别表示吸附中间体OH^*与O^*的O、H原子。

综上，作者本研究提出在电解液中引入微量Cu²⁺，通过可逆的Cu²⁺/Cu⁺氧化还原循环有效抑制Co₃O₄催化剂表面形成OER活性相CoOOH，实现工业级电流密度（800 mA cm^-2）下甘油氧化制甲酸的法拉第效率高达99.3%。

该策略通用性强，适用于多种电氧化反应体系，为绿色氢能与高值化学品协同生产提供了高效、可扩展的新路径。

Efficient glycerol electro-oxidation at an industrial-level current density. Nat. Sustain., (2025). https://doi.org/10.1038/s41893-025-01665-y.