传统的甲酸生产过程能耗较高，需要通过甲醇和一氧化碳反应并在高温高压下水解。甲醇电化学精炼技术（e-refinery）提供了一种可持续的替代方案，但面临高过电位和竞争性析氧反应（OER）等挑战。
2025年3月6日，南洋理工大学徐梽川副教授在国际知名期刊Energy & Environmental Science上发表了题为《Industrially viable formate production with 50% lower CO2 emissions》的研究论文，Fanxu Meng、Zihan Shen、Xinlong Lin为论文共同第一作者，徐梽川为论文通讯作者。
徐梽川，新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院副教授。于兰州大学获得学士学位和博士学位，并分别在布朗大学、纽约州立大学和中科院物理研究所担任研究助理。2009-2012年在麻省理工学院从事博士后研究工作。2017年英国皇家化学会会士。2019年获得国际电化学协会Zhaowu Tian Prize for Energy Electrochemistry。
徐梽川副教授主要从事电化学、电催化以及能源材料方向的研究，在化学材料类顶级期刊如Journal of the American Chemical Society，Angewandte Chemie International Edition，Advanced Materials，Advanced Energy Materials等已发表论文100余篇，被引用6000多次。
在本文中，作者提出了一种突破性的新催化剂——铂纳米颗粒修饰的Ni(OH)2（Pt@Ni(OH)2），在甲醇转化为甲酸盐的过程中，其起始电位显著降低至0.5 V，远低于以往报道的>1.35V，同时在阴极产生氢气。
实验研究和密度泛函理论（DFT）证实，Pt的价态是甲酸盐法拉第效率的有效描述符。在所研究的催化剂中，Pt1.05@Ni(OH)2的Pt价态最高，表现出卓越的甲酸盐法拉第效率（78.8%）和较高的甲酸盐产率（1.3 mmol h-1 mgcat-1，在0.8 V条件下）。
这种方法降低了过电位，消除了OER，并且相较于传统方法减少了超过50%的CO2排放。此外，经济分析表明，该技术在50 mA cm-2的条件下，从第四年开始即可实现盈利，有利于其在工业上的应用，并且能够实现低碳排放。
这些进展为甲酸盐生产提供了一种可持续、节能且经济可行的方法，推动了甲醇电化学精炼技术的商业化进程。
图1：Ptx@Ni(OH)2（x=0.00、1.05、3.00和4.91）以及Pt纳米颗粒的表征
图2：Ptx@Ni(OH)2（x=0.00、1.05、3.00和4.91）以及Pt纳米颗粒的电化学性能
图3：Ptx@Ni(OH)2（x=0.00、1.05、3.00和4.91）以及Pt纳米颗粒的甲酸盐生成性能
图4：甲醇电化学精炼机制
图5：Pt1.05@Ni(OH)2的膜电极组件（MEA）测试
综上，作者开发了一种Pt纳米颗粒修饰的Ni(OH)2催化剂（Pt1.05@Ni(OH)2），用于甲醇电化学精炼（e-refinery）生产甲酸盐。
通过实验和理论计算，研究揭示了铂的价态与甲酸盐法拉第效率之间的直接关系，并展示了该催化剂在降低起始电位、提高甲酸盐产率和法拉第效率方面的优异性能。
本成果不仅为甲酸盐的可持续生产提供了新的技术路径，还推动了甲醇电化学炼制技术的商业化应用，为实现低碳经济提供了有力支持。
Industrially viable formate production with 50% lower CO2 emissions， Energy & Environmental Science, (2025), https://doi.org/10.1039/D5EE00452G.