利用生物质电催化氧化反应（BEOR）取代阳极缓慢的析氧反应（OER）不仅可以降低阳极过电位和能耗，而且可以获得高附加值的精细化学品。甘油氧化反应（GOR）是BEOR的一个代表性反应，作为一种可持续的反应途径，涉及关键OH*的形成和C-C (O)中间体的选择性吸附/裂解，因此大多数非贵金属基电催化剂具有高电位和低甲酸盐选择性。调节非贵金属氧化物催化剂中的Lewis酸位点和Brønsted酸位点可促进生物质氧化的活性和产物选择性。然而，理解其氧化电催化剂中酸位点结构-活性的关系以及构建协同Lewis/Brønsted位点以实现高活性和高选择性的GOR仍然具有挑战性。

近日，中国科学院上海硅酸盐研究所的王家成研究员和大连理工大学的杨明辉教授合作，利用镍合金钴基尖晶石电催化剂（NiCo₂O₄/NF）中协同的Lewis和Brønsted酸位点，在GOR中实现了低电位（1.219 V@10 mA/cm²）和优异的甲酸选择性（94.0%）。该固体酸电催化剂也可应用于其他生物质分子的电氧化反应。

作者通过X射线光电子能谱和同步辐射对NiCo₂O₄/NF结构进行表征，可以确认，将Ni引入Co₃O₄后，电子可以从Ni转移到Co，导致Co价降低，Ni价增加。因此，NiCo₂O₄/NF固体酸电催化剂中形成了相对平衡的Lewis酸位点（Co-O四面体）和Brønsted酸位点（Ni-O八面体）。

作者通过原位阻抗谱和pH依赖性实验证明，在GOR过程中，Lewis酸位点可以加速OH*的产生，而Brønsted酸位点可以促进甲酸盐的高选择性形成。理论计算结果表明，与NiO/NF和Co₃O₄/NF相比，NiCo₂O₄/NF具有适当的d带中心（E_d = -1.34 eV），可以平衡C-O中间体的吸附/解吸，因此抑制了更多副产物的产生。该研究证明了Ni和Co在NiCo₂O₄/NF中的协同作用，使其在GOR中具有较高的活性和选择性。

本研究为非贵金属基固体酸电催化剂在生物质资源化中的可持续应用开辟了一条有前景的途径。