近日，材料与能源学院张亚刚教授团队在国际著名期刊Chemical Engineering Journal上发表了题为“Enhancing electrocatalytic glycerol oxidation coupled with hydrogen production over single-atom ruthenium catalyst”的研究论文。电子科技大学张亚刚教授、中国科学技术大学林岳教授、云南大学丁怀义副教授为共同通讯作者。电子科技大学材料与能源学院为第一单位。
该工作设计了单原子Ru修饰的Co2P纳米片电催化剂。通过将Ru原子以原子级分散形式锚定于Co2P基质中来调控d带中心和C-C键断裂，从而提高催化剂的活性和选择性，并阐明了化学组成、结构和性能之间的本质联系，评估该催化剂在耦合反应中的生物质转化性能。
开发绿色氢能是实现“双碳”目标的潜在路径，但传统电解水制氢受限于阳极析氧反应（OER）的高能耗瓶颈，及高热力学能垒的制约。将传统的OER替换为热力学更有利的生物质电催化氧化反应（如HMF, 甘油氧化，GOR）是极具前景的解决策略。然而，现有催化剂往往面临目标产物选择性低、难以达到工业级电流密度（≥500 mA cm⁻²）要求等挑战。
近日，电子科技大学张亚刚教授团队报道了一种单原子Ru修饰的Co2P纳米片催化剂（RuSA-Co2P），通过电沉积结合低温磷化策略，将Ru原子以原子级分散形式锚定于Co2P载体中。该催化剂在碱性甘油氧化反应中表现出卓越的催化活性：在1.34 V vs RHE即可驱动700 mA cm-2的GOR电流密度，甲酸的法拉第效率达90%。同时，RuSA-Co2P也展现出优异的HER性能，基于RuSA-Co2P催化剂构建的GOR//HER耦合电解系统展现出显著节能优势，仅需1.30 V即可驱动100 mA cm-2的电流密度，较传统HER//OER水分解系统降低580 mV。机理研究表明，Ru原子通过调控Co2P的电荷密度分布和d带中心位置，优化了活性位点的电子结构，有效降低了氢吸附自由能。Ru位点也促进了GOR过程氧化中间体的C-C键的断裂，并降低了决速步骤的反应势垒，从而促进反应活性的提升。该工作为设计高效双功能电催化剂、实现生物质高值化利用与绿色氢能联产提供了有益的思路和参考。
该工作得到了广西科技计划项目（GUIKE LT 2600640010）、电子科技大学人才杰出人才启动基金启动基金（A1098 5310 2360 1208）、国家自然科学基金（21464015、21472235）等项目的经费支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.177201
