但大多數電催化劑的過電位仍然過高，例如，生物質、尿素、葡萄糖和有機胺的電氧化大多提供了高于1.35 V的起始電位，這并不代表與最先進的電催化劑相比OER(~1.45 V)。此外，大多數報道的催化劑功能最佳的只有半反應，雙功能催化劑能夠同時驅動陽極氧化反應和陰極HER是罕見的。開發高效和持久的、具有成本效益的雙功能電催化劑，可以簡化器件制造并降低成本，這對于電解系統的實際應用是非?？扇〉模匀皇且粋€挑戰。近日，北京大學郭少軍和香港理工大學黃勃龍等設計并制備了一類Rh-O5/Ni(Fe)原子位點錨定在納米多孔網狀NiFe層狀雙氫氧化物(Rh-SA/NiFe NMLDH)上，作為高活性、穩定的堿性HMFOR和HER催化劑。電化學性能測試結果顯示，僅含有1.27 wt% Rh的Rh-SA/NiFe NMLDH對于HMFOR顯示出優異的活性，起始電位低至1.2 V，在50 mA cm?2下的電位為1.3 V，以及具有幾乎100%的FDCA法拉第效率；Rh-SA/NiFe NMLDH還顯示出高HER活性，其在100 mV過電位下的周轉頻率為5.91 s?1，大約是商業Pt/C的26.0倍。此外，利用Rh-SA/NiFe NMLDH組裝的電解槽僅需1.48 V的低電壓就達到100 mA cm?2的電流密度，且耐久性超過100 h。利用高級operando?ATR-FTIR和X射線吸收光譜技術對HMF分子的吸附機理進行了研究，結果表明，原子級Rh的加入有利于HMF分子的化學吸附和活化，并促進了HMF分子在Ni位點上原位生成親電性OHad。理論計算結果表明，Rh?O5/Ni(Fe)原子結構中Rh與相鄰Ni原子之間的相互作用優化了Rh-4d和Ni-3d的電子結構，活性位點與關鍵中間體HMF和*OH之間的電子轉移能壘分別減小，這些協同效應的改善有利于HMFOR和HER的電子交換和轉移，降低了反應能壘。綜上，本研究不僅報道了一種具有優異HMFOR和HER性能的雙功能催化劑，而且提出了一種通過構建協同吸附位設計其他應用的先進催化劑的新概念。Cooperative Rh-O5/Ni(Fe) Site for Efficient Biomass Upgrading Coupled with H2?Production. Journal of the American Chemical Society, 2023. DOI: 10.1021/jacs.3c02570
