我国西北地区可再生能源丰富，截至2025年底新能源发电装机规模突破4亿千瓦，占区域总电源装机的60%。但受本地消纳有限、外送通道不足等制约，大量绿电难以高效转化为经济价值，延缓了能源结构转型。同时，该区域作为重要能源化工基地，煤制乙二醇总产能达900万吨、占全国80%以上，却面临产能过剩、附加值偏低的“量大质弱”困境，亟需产业升级。两大矛盾凸显了“可再生能源高效利用”与“乙二醇产业升级”的双重需求。

乙醇酸作为合成聚乙醇酸（PGA）的核心单体，在可降解材料领域具有战略价值，随着国家“限塑令”“禁塑令”深化，PGA远期需求将突破百万吨级，但传统乙醇酸合成依赖巨毒原料、能耗高，我国现有产能不足5万吨，供需缺口巨大。电催化乙二醇氧化制备乙醇酸技术为此提供了协同解决方案，既能够消纳西北绿电增量，推动可再生能源向产业端渗透，助力区域能源转型，又能依托本地乙二醇产能延伸产业链，化解过剩困境。同时以绿色工艺突破乙醇酸合成瓶颈，为PGA产业化提供原料支撑，加速可降解塑料普及，最终实现“绿电消纳-产业升级-环保治理”三重价值。

围绕以上重大战略需求，中国科学院理化技术研究所光化学转换与合成研究中心陈勇团队率先发展了碱性体系下乙二醇电氧化制备乙醇酸技术，并成功完成克级至十公斤级的放大制备研究，相关成果已发表于《自然・通讯》《德国应用化学》等国际权威期刊（Nat. Commun. 2025, 16, 4440; Angew. Chem. Int. Ed.2025, e202422183; Adv. Energy Mater.2024, 14, 2304065; Angew. Chem. Int. Ed.2023, 62, e202300094）。然而，碱性体系仍存在技术瓶颈：乙醇酸分离纯化流程复杂、废盐副产问题突出，这些缺陷与电催化技术所秉持的绿色化学理念相抵触，也推高了工业化落地成本。为突破上述瓶颈，研究团队创新性地提出中性体系下乙二醇电氧化制备乙醇酸的技术构想，并进一步凝练出该体系下的核心科学挑战——如何实现中间体*OH活性物种的高效生成与定向利用，为后续研究指明了关键方向。

针对上述关键科学问题，研究团队设计构筑了一种原子级分散Ir修饰的Pd催化剂（Ir₁Pd‑SAA）。该催化剂具有高密度Ir–Pd界面结构，可有效构筑活性中间体*OH传输网络，在强化*OH介导的乙二醇电氧化反应的同时，显著抑制*OH自身脱氢副反应。原位谱学表征结果证实，Ir₁Pd‑SAA可在Ir单原子位点实现H₂O高效解离生成*OH中间体，随后*OH在原子尺度内定向溢流至相邻Pd活性位点，进而高效驱动乙二醇电氧化反应的进行。电化学性能测试表明，Ir₁Pd‑SAA展现出优异的催化性能，其中乙醇酸选择性达80.1%，法拉第效率为76.3%，且可实现330小时以上的连续稳定运行。

该成果以Electrooxidation of Ethylene Glycol to Glycolic Acid in a Neutral Electrolyte via Enhanced *OH Generation and Directional Spillover为题目发表在Journal of the American Chemical Society期刊，论文的通讯作者为理化技术研究所陈勇研究员和香港大学的谢俊铭副教授，共同第一作者为理化技术研究所石睿副研究员和博士生王宇翔、香港大学博士生陈纠。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院理化技术研究所所长基金、中国科学院-香港大学新材料联合实验室基金等资助项目的资助。

中性体系下电催化乙二醇制备乙醇酸示意图

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c01709