上海交通大学，Nature子刊！

基于可再生能源的电化学氧化已经成为将乙二醇(EG)转化为增值化学品如乙醇酸(GA)、甲酸和草酸的有效手段。其中，GA具有特殊的经济意义，广泛应用于化妆品、纺织工业和塑料制造业，因为它是可生物降解聚合物聚乙醇酸的单体。

在典型的电催化过程中，采用Pd、Pt和Au等贵金属催化剂将EG在碱性介质中恒电位(CP)或恒电流电化学氧化(EGOR)。然而，反应过程中贵金属催化剂的活性通常会迅速衰减，电流密度迅速下降。最近关于苄醇电催化转化的研究表明，间歇电位策略可以显著延长电催化寿命。类似的策略可以应用于EGOR，同时也敦促研究人员重新研究贵金属催化剂失活的潜在机制。

近日，上海交通大学陈立桅、刘晰和徐鹏涛等通过原位拉曼和原位XAS，成功地鉴出贵金属催化剂上的氧化物形成，突出了表面氧化在催化剂失活中的关键作用。

受最近报道利用动态电位控制电化学反应的启发，研究人员进一步介绍了一种创新的电化学电位循环(EPC)策略，以解决常规EGOR期间贵金属催化剂的快速活性衰减。在这种方法中，EGOR在一个三角形电位波形下发生(EPC-EGOR)：在更正的氧化电位下，EGOR如期开启，催化剂被氧化；在较负的还原电位下，催化剂表面的氧化物被还原。性能测试结果显示，EPC-EGOR使得EG-GA转化的速率显著增强，并且允许贵金属催化剂在长期EGOR反应期间保持高催化活性(长达60小时，没有明显的失活)。

相比之下，在CP-EGOR过程中，相同的电极在几分钟内失活。采用简单的置换-沉积法制备的泡沫Ni负载Pd催化剂(Pd/NF)，在10小时的测定中，EPC-EGOR的转化率是CP-EGOR的20倍，GA的法拉第效率(FE)高达95%以上。同时，与CP-EGOR相比，EPC-EGOR可以使贵金属催化剂的使用量减少90%左右。

值得注意的是，随着流动池系统中优化的EPC参数，Pd/NF催化剂上EG向GA的转化率高达1.70 mmol h-1 mg-1，优于文献报道的大多数电催化剂。此外，这种EPC策略也适用于PET水解物和其他贵金属催化剂(如Au和Pt)。

综上，该项研究除了促进了对EGOR催化剂失活相关机制的理解之外，EPC策略的引入为聚合物衍生化合物的更可持续和有效的电化学升级开辟了途径。

Potential cycling boosts the electrochemical conversion of polyethylene terephthalate-derived alcohol into valuable chemicals. Nature Communications, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-52789-2