PDA-NiCu-OH催化剂实现废弃聚乙二醇近完全电化学转化C1~2产物（C1选择性达90%）

《Applied Catalysis B: Environment and Energy》：A Near-Complete Electrochemical Conversion of Wasted Polyethylene Glycol (PEG) to C1~2 Products with C1 Selectivity Reaching 90% over the PDA-NiCu-OH Catalyst

　　本文报道了一种PDA-NiCu-OH催化剂，能够通过氢键作用激活聚乙二醇（PEG）醚键，并协同Cu活性中心实现C-O/C-C键催化裂解，将废弃PEG近完全转化为CO2（选择性89.7%）、乙醇醛（3.2%）和乙醛酸（7.1%）等C1~2产物。该电催化重整（PEGOR）过程与产氢反应耦合，可在100 mA cm-2电流密度下降低422 mV过电位，连续运行20小时产氢量达319.2 mol m-2，为聚醚类废弃物资源化提供了新范式。

　　

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材料

泡沫镍（NF）、六水合硝酸钴（Fe(NO₃)₂·6H₂O，阿拉丁，AR，99%）、九水合硝酸铁（Co(NO₃)₃·9H₂O，阿拉丁，99%）、六水合硝酸镍（Ni(NO₃)₂·6H₂O，阿拉丁，AR，98%）、二水合氯化铜（CuCl₂·2H₂O，阿拉丁，99.99%）、盐酸多巴胺（C₈H₁₁NO₂·HCl，阿拉丁，98%）、氨水（H₅NO，阿拉丁，25%-28%）、氢氧化钾（KOH，阿拉丁，95%）、盐酸（HCl，阿拉丁，37%）、四甲基氢氧化铵（C₄H₁₃NO，阿拉丁，AR，25%）。

结果与讨论

催化剂电极制备示意图如图1a所示（实验部分详述）。以PDA-NiCu-OH双金属电极为例，镍泡沫表面的PDA基质在碱性溶液中通过原位聚合，与Ni、Cu金属离子配位键合，并与OH^-离子共同形成PDA-NiCu-OH催化剂电极。

通过形貌观察发现，PDA-NiCu-OH呈现短叶状结构（此处生动描述：像初春的嫩叶般紧密排列），其独特的三维开放结构为反应物传输提供了高效通道。

结论

开发针对水中富集的废弃PEG的资源化技术对构建PEG产业可持续发展体系至关重要。本研究构建的PDA配位PDA-NiCu-OH催化剂电极在PEG电氧化重整（PEGOR）中表现出色，实现了PEG的完全解聚及进一步氧化为主导的C_1~2产物（CO₂/乙醇醛/乙醛酸）。在PDA-NiCu-OH催化剂参与下，PEG转化过程犹如"分子剪刀"般精准切断醚键，为聚醚类废弃物的电化学升级回收提供了新思路。

CRediT authorship contribution statement

梁承璐： 文稿撰写-审阅编辑、初稿撰写、可视化、方法论、研究实施、形式分析、数据整理、概念化。王龙霞： 文稿审阅、研究实施、方法论、数据整理。郝正西、刘先宝、康博、黄玉军、郭荣： 方法论、研究实施、形式分析。刘阳： 文稿审阅编辑、初稿撰写、监督指导、资源整合、项目管理、方法论、资金获取。