生物质衍生醇的电催化氧化为获取高值化学品提供了一条可持续路线，但其往往受到迟缓的质子耦合电子转移（PCET）动力学的阻碍，这限制了其活性和长期稳定性。

图1. 仿生界面工程增强甘油电氧化反应的示意图

受酶促质子中继的启发，该研究提出了一种配体诱导的界面工程策略，用以重构Co(OH)₂双电层内的氢键网络。通过使用对苯二甲酸（TPA）作为仿生配体，成功加速了质子转移动力学，同时促进了晶格羟基活化，实现了高效的质子脱嵌。所得界面修饰催化剂在甘油电氧化制甲酸盐反应中表现出优异的性能，在1.6 V电压下电流密度高于800 mA cm^-2，实现了95%的甲酸盐选择性，稳定性超过2600 h，性能优于同期报道的其他工作。

结合原位光谱、理论计算和分子动力学模拟的综合机理研究阐明了TPA在促进质子脱嵌和重构界面氢键网络以增强PCET动力学方面的双重作用。集成了该催化剂的膜电极组件电解槽在1.29 V（10 mA cm^–2）电压下高效运行，并能够在实验室中实现公斤级规模的二甲酸钾生产，展示了其可持续生物质稳定化的实际潜力。该工作通过仿生界面氢键工程提供了一种合理且可推广的设计高性能电催化剂的方法。

图2. Co(OH)₂-TPA/NF的整体性能

该研究工作以“Bioinspired Catalyst/Electrolyte Interfacial Hydrogen-Bond Network Engineering toward Proton Transfer Acceleration for Glycerol Electrooxidation”为题发表在Journal of the American Chemical Society上（2026, 148, 10, 11099–11111，DOI：10.1021/jacs.5c22753）。第一作者为2021级硕博生罗雯姝、2021级硕博生李勤、田汉助理研究员，通讯作者为崔香枝研究员，研究工作得到了施剑林研究员的悉心指导。研究工作得到了国家自然科学基金、上海市国际合作项目、东方英才项目、上海市自然科学基金和清洁能源利用国家重点实验室的资助和支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c22753