化石燃料的枯竭加速了全球向可再生能源系统的转变，并激发了人们对生物质资源高价值利用的广泛研究。其中，甘油（GLY）作为生物柴油生产的主要副产品，约占产量的10%，由于其高效转化为高价值化学品的潜力而受到广泛关注[[1], [2], [3], [4]]。甘油分子中一级和二级羟基的不同反应为选择性氧化提供了结构基础[5]。尽管甘油可以转化为高价值化学品，但传统方法通常需要高压和高温等苛刻条件。相比之下，电化学氧化在温和条件（常温常压）下提供了甘油转化的新途径[[6], [7], [8], [9]]，具有产品选择性和高能量效率的优势[10,11]。通过合理的电催化剂设计，甘油可以选择性地转化为甲酸（FA）[12,13]，甲酸具有高氢密度，可用作燃料电池的直接液体燃料或氢储存介质[14,15]。重要的是，电催化甘油氧化反应（GOR）的氧化电位远低于氧气演化反应（OER），从而具有有利的反应动力学和节能效果[16]。将GOR与氢气演化反应（HER）耦合不仅提高了氢气生产效率，还能共同生产增值的甲酸，显示出在工业应用中的巨大潜力[[17], [18], [19], [20]]。
设计和优化GOR催化剂对于提高产品选择性和能量效率至关重要[21,22]。通过调整催化剂形态（例如纳米结构设计）、组成（例如金属负载或杂原子掺杂）和电子结构（例如缺陷工程），可以精确构建高活性位点并优化反应路径[[23], [24], [25], [26]]。尽管基于贵金属（例如Pt、Au）的催化剂对GOR具有高活性，但它们的高成本和有限的选择性限制了实际应用[4,27]。相比之下，基于镍和钴的非贵金属催化剂由于其地球丰度、可调的电子结构和良好的耐腐蚀性而成为有前景的替代品[[28], [29], [30]]。例如，铜掺杂的镍钴合金（Cu-NiCo/NF）降低了甘油氧化的能量障碍，实现了93.8%的甲酸法拉第效率（FE），其中Ni3+-OOH和Co3+-OOH被确定为主要活性位点[31]。类似地，将钴基金属有机框架（MOF）纳米片与CuO纳米棒阵列结合[32]降低了甲酸的解吸能量障碍，使甘油转化率为98.4%。此外，锚定在氮掺杂石墨烯上的铜单原子催化剂（Cu-Nx/NG）具有简单的结构、高稳定性和优异的导电性[33]。反应条件也会影响选择性，碱性介质有利于甘油转化为甲酸，而酸性条件则倾向于促进丙酮酸的形成[34]。此外，通过超声辅助芬顿反应在镍泡沫上合成的NiFe层状双氢氧化物纳米片（NiFe-LDH/NF-W）显示出低的热力学障碍，仅需235 mV过电位即可实现10 mA cm?2的电流[36]。总之，甘油的电氧化涉及复杂的C-O和C-C键断裂，非贵金属催化剂的设计必须仔细平衡活性位点密度、传质效率和操作稳定性[37,38]。然而，传统的层状金属催化剂往往具有缓慢的GOR动力学和有限的甘油转化效率。
在这项工作中，我们开发了一种有机配体介导的方法，用于合成基于镍泡沫的镍钴层状双氢氧化物（NiCo LDH）作为高效的甘油氧化为甲酸的电催化剂。将2-甲基咪唑（2-MI）引入水热前驱体中，调节了层状结构并促进了明确的NiCo LDH的形成。优化后的NiCo LDH催化剂表现出出色的GOR活性，在相对于RHE 1.29 V和1.70 V的电位下分别实现了10 mA cm?2和300 mA cm?2的电流密度。在含有0.1 M甘油的1.0 M KOH溶液中连续电解10小时后，该催化剂实现了93.7%的法拉第效率和60.3%的甲酸选择性。当将其集成到GOR||HER耦合系统中时，在300 mA cm?2
