甘油作为生物柴油生产的主要副产品，其低附加值利用一直是产业痛点，将其通过电化学反应转化为高价值的甘油酸盐，具有重要的经济和环境意义。但电化学反应路径复杂，副反应多，​传统金属电极难以在温和条件下实现高效、选择性的转化。因此，基于明晰的微观反应机制开发新型催化体系，精准调控反应路径，提升目标产物的选择性，是亟待解决的科学问题。

       针对这一挑战，前沿交叉科学研究中心催化与分离材料的理论模拟与设计课题组田子奇研究员与宁波材料所氢能实验室等实验团队开展合作研究， 通过受限第一性原理分子动力学模拟，阐明了电氧化生成乳酸的反应路径，首次揭示了羟基向表面的迁移是乳酸形成的关键决速步；基于对选择性机理的认识，提出了铜铂合金化的策略，通过提升工况下电极表面的氧化程度，抑制副产物乳酸生成。研究团队创新性地将铂（Pt）、铜（Cu）、钴（Co）、镍（Ni）、锰（Mn）五种金属结合，构建高熵合金纳米表面。这种“鸡尾酒效应”显著优化了Pt位点的电子结构，使催化活性提升5.4倍，甘油酸盐选择性达75.2%，创同类催化剂新高；在自组装的膜电极流动电解槽中，催化剂连续运行210小时，电流密度稳定在170-250 mA cm⁻²，甘油酸盐选择性保持71.8%，远超工业应用门槛。这种长寿命特性得益于高熵表面的结构稳定性，解决了传统催化剂易失活的难题。原位拉曼光谱和密度泛函理论计算研究进一步揭示了高熵表面的独特作用：Cu抑制乳酸生成路径，Co、Ni、Mn调控表面氧化态，保护活性Pt位点，从而精准导向甘油→甘油醛→甘油酸盐的主反应路径，副产物减少60%以上。该项研究首次通过高熵合金设计破解甘油电氧化选择性难题，为生物质催化转化提供了普适性策略。

     相关研究以“Nanoscale high-entropy surface engineering promotes selective glycerol electro-oxidation to glycerate at high current density”为题，发表于Nature Nanotechnology (https://doi.org/10.1038/s41565-025-01881-9)，中国科学院宁波材料所陈亮、尹宏峰、田子奇、林贻超为共同通讯作者。

图1. 电催化甘油氧化路径计算以及催化体系性能