腈類化合物作為重要的有機合成中間體，在醫藥、農藥及精細化工領域應用廣泛。然而，傳統的工業生產方法，如氫氰酸加成法及氨氧化法，普遍存在使用劇毒原料、苛刻反應條件及高能耗等問題。因此，開發一種綠色、溫和且高效的方法來實現腈類化合物的合成顯得尤為迫切。電化學合成技術，特別是以水作為綠色氧源的電化學胺氧化反應，提供了一條極具前景的替代路徑。該反應不僅能在溫和條件下進行，其產物易于分離，避免過度氧化，同時還能取代傳統電解池陽極的析氧反應（OER），實現節能產氫。然而，胺氧化反應是一個涉及多步電子轉移的復雜過程，動力學遲緩，因此亟需開發高活性、高選擇性的電催化劑。

研究人員通過簡便的水熱法在泡沫鎳（NF）基底上成功合成了具有高氧化態的NiMoO₄催化劑。結構表征證實了其成功合成。掃描電子顯微鏡（SEM）圖像顯示NiMoO₄以微球形態覆蓋在NF基底上，表面有納米片結構。高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）圖像顯示了清晰的晶格條紋。X射線光電子能譜（XPS）分析表明，與Ni(OH)₂相比，NiMoO₄中鎳的2p峰明顯向更高結合能區移動，證實了其更高的氧化態。此外，NiMoO₄的比表面積也遠大于Ni(OH)₂。

電化學性能測試顯示，NiMoO₄展現出卓越的芐胺氧化反應（BAOR）性能。在線性掃描伏安（LSV）曲線中，與Ni(OH)₂相比，NiMoO₄顯示出更低的Ni²⁺氧化為Ni³⁺的起始電位，以及顯著更高的BAOR電流密度。在1.47 V（相對于可逆氫電極，RHE）下，NiMoO₄的陽極電流密度高達300.0 mA cm^?2，遠優于目前報道的大多數電催化劑。進一步，在1.45 V（vs. RHE）電位下，NiMoO₄實現了超過95%的芐胺（BA）轉化率、苯甲腈（BN）選擇性和法拉第效率（FE），其BN產率（0.366 mmol h^?1）是Ni(OH)₂樣品（0.156 mmol h^?1）的兩倍以上。塔菲爾斜率分析表明NiMoO₄具有更有利的反應動力學。此外，NiMoO₄在連續15個循環的穩定性測試中表現出色。

為了探究其優異性能背后的機理，研究采用了原位表征技術。原位拉曼光譜顯示，對于NiMoO₄，當電位升高至0.35 V（相對于Ag/AgCl）時即可觀察到β-NiOOH的特征峰，而對于Ni(OH)₂，則需要更高的電位（≥0.375 V），這證明了活性NiOOH物種在NiMoO₄上更容易生成。原位X射線吸收近邊結構（XANES）光譜進一步表明，BAOR過程與鎳陽離子氧化態的升高密切相關。密度泛函理論（DFT）計算揭示了Mo摻雜在NiOOH中的作用。計算結果表明，Mo-NiOOH模型對BA的吸附能（-3.35 eV）強于純NiOOH（-2.34 eV），這有利于BA的活化。更重要的是，Mo摻雜顯著降低了BAOR整個反應路徑中速率決定步驟（RDS，即形成Ph?CH₂?NH*中間體的第一步脫氫步驟）的能壘，從NiOOH的3.57 eV降至Mo-NiOOH的1.97 eV。這主要歸因于Mo摻雜導致了NiOOH的d帶中心上移，增強了催化劑與BA分子的電子相互作用。

最后，為了評估NiMoO₄的實際應用潛力，研究構建了一個連續流動的膜電極組件（MEA）反應器進行兩電極測試。在此體系中，NiMoO₄作為陽極，展現了優異的BAOR性能。在1.4至1.48 V的寬電壓窗口內，BA轉化率、BN選擇性和FE均超過90%。更重要的是，在1.45 V恒定電壓下進行的30個連續循環穩定性測試中，NiMoO₄仍能保持超過95%的BA轉化率、BN選擇性和FE，并且BN產率穩定在約0.46 mmol h^?1的高水平。反應后催化劑的表征表明，其表面原位形成了NiOOH物種，且原始的微球形貌得以保持，這共同促成了其出色的穩定性。

總而言之，本研究成功制備了高氧化態的NiMoO₄催化劑，其在BAOR中表現出卓越的性能，電流密度高，選擇性及法拉第效率優異，并在連續流MEA反應器中展現出良好的穩定性。機理研究表明，NiOOH是真正的催化活性物種，而NiMoO₄能更易、更有效地生成NiOOH。理論計算進一步闡明，Mo摻雜通過促進BA吸附并大幅降低RDS的能壘，從而顯著提升了BAOR性能。這項工作不僅為胺氧化反應提供了一種高效穩定的電催化劑，也凸顯了調控催化劑氧化態在有機氧化反應電催化劑設計中的重要性。