有机分子的电催化氧化升级是一种极有前途的替代水氧化生产清洁氢气的工艺。然而，目前关于其潜在的机理仍不完全清楚，人们仍然在寻找合适的低成本、高选择性和高活性的电催化剂。

近日，以色列本·古里安大学Menny Shalom报道了NiFeO_x的优异催化活性，这源于其电氧化Ni^III活性中心，可通过氧化和脱氢促进各种有机底物的升级。

文章要点

1）详细的机理研究表明，在相同的催化剂和相似的条件下，有机分子的电氧化和OER的限速步骤有很大的不同。有机分子氧化和OER的Tafel斜率表明，后者更容易发生，并且可在极低的外加电位下发生；因此，避免了外来氧与共同生成的氢的混合。动力学同位素效应表明，C-H键参与了有机分子氧化的速率控制步骤，氧化速率与在rds处断裂的C-H键的BDE呈线性相关。

2）实验结果显示，NiFeO_x催化剂能将各种脂肪醇、苄基醇以及苄胺电氧化到至少1 mmol。在25 mA cm⁻²电流密度下，保持了合理的法拉第转化率。重要的是，该方法可用于5-羟甲基糠醛的电催化氧化升级及其选择性氧化为2,5-呋喃甲酸（优先“绿色”化学品之一）。

这项研究所阐明的机理有望进一步促进(光)电催化剂的发展，以取代传统的OER在水分解过程中产生氢气。采用不含任何有毒化学计量氧化剂的更绿色的电氧化过程。

参考文献

Biswajit Mondal, et al, Unraveling the Mechanisms of Electrocatalytic Oxygenation and Dehydrogenation of Organic Molecules to Value-Added Chemicals Over a Ni–Fe Oxide Catalyst, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202101858

https://doi.org/10.1002/aenm.202101858