生物柴油被认为是传统化石燃料的可回收替代品。甘油是生物柴油生产的关键副产物，其产量与生物柴油产量成正比增长。作为一种重要的生物质衍生平台分子，甘油可以通过酯化、氧化和醚化等反应转化为高附加值化学品。在众多的转化手段中，电催化甘油氧化展现出独特的优势。近年来，镍基催化剂已被广泛用于电氧化反应中，然而较高的NiOOH氧化电位导致镍基催化剂的活性较差。近日，中国科学院大连化学物理研究所的吴忠帅研究员团队和李欢、肖建平研究员团队合作，通过铜掺杂镍钴合金催化剂设计以及与硝酸还原合成氨耦合催化系统构筑实现高效甘油氧化制甲酸。

铜掺杂镍钴合金催化剂展现出优异的甘油氧化活性和甲酸选择性，仅需要1.23和1.33 V vs. RHE即可达到10和100 mA cm^-2，并且甲酸盐的法拉第效率达到93.8％。原位拉曼和准原位XPS证明了催化剂表面产生的Ni^III-OOH和Co^III-OOH是甘油氧化的反应活性物种，多电位阶跃曲线和反应后的催化剂表征证实了这些活性物种会快速地与甘油发生反应，有效抑制了催化剂的过度氧化，保证了催化剂的结构稳定。

DFT计算研究了甘油在催化剂表面逐步氧化生成甲酸及副产物甘油酸和乙醇酸的过程，反应物和合金表面吸附的*OH相继脱H后，通过C-O偶联形成获得甲酸的关键中间体，随后发生C-C键断裂获得目标产物甲酸。通过区分电化学步骤和热化学步骤，研究发现Cu掺杂的作用主要是能够降低C-O偶联过程中的能垒，促进催化剂表面的*O与反应中间体实现C-O偶联获得形成甲酸的关键中间体，进而提高甘油电催化氧化活性。

同时，铜掺杂镍钴合金催化剂同时也具有优异的硝酸还原合成氨活性和选择性。为探讨其实际应用，以该催化剂为双催化剂，在流动电解槽中构建硝酸还原耦合甘油氧化系统，展示了连续生产氨和甲酸的潜力。该系统仅需1.11、1.27和1.37 V即可达到10、50和100 mA cm^-2的电流密度。甲酸仍是阳极的主要产物，但甘油的转化率为87.6%时，甲酸的收率达到80.6%。此外，该系统也展现出优异的循环稳定性，可持续运行超过144小时。

这工作将催化剂设计与系统耦合相结合，为电化学精练实现产品升级提供了新的指导和有效的策略。