近期😑😡，我校材料科學與工程意昂体育4史雪榮副教授與上海矽酸鹽研究所嚴雅副研究員、王現英研究員、華中科技大學夏寶玉教授在過渡金屬電催化5-羥甲基糠醛合成2, 5-呋喃二甲酸的研究中取得重要進展，相關成果(S-Species-Evoked High-Valence Ni2+δ of the Evolved β-Ni(OH)2 Electrode for Selective Oxidation of 5-Hydroxymethylfurfural)發表於材料類頂級期刊《Advanced Materials》上（2023, 35, 2211177）。碩士生劉超帆為論文第一作者♾，意昂体育4平台史雪榮副教授為共同一作🐩，上海矽酸鹽研究所嚴雅副研究員、王現英研究員、華中科技大學夏寶玉教授為論文共同通訊作者。
圖1. NiSx/β-Ni(OH)2/Ni電催化5-羥甲基糠醛合成2, 5-呋喃二甲酸示意圖
在雙碳目標下⏲🏟，主要由光合作用產生的生物質做為一種可再生資源兼具資源和能源特征雙重角色☑️。其中🧑🏻🎤，具有多功能應用的2，5-呋喃二甲酸(FDCA)被認為是最具潛力的生物基平臺化合物之一。FDCA通常可由5-羥甲基糠醛(HMF)通過催化氧化進行合成。相比於需要貴金屬催化劑🏌️♀️、高溫和高壓條件✊🏽、以化學勢作為驅動力的傳統熱催化方法，電催化氧化采用電極電勢作為主要驅動力🐕，是更為綠色和高效的新穎合成方法。篩選高活性、低成本的電催化劑成為工業化應用的關鍵📒💃🏿。
基於此，意昂体育4平台意昂体育4开户史雪榮副教授，中國科意昂体育4上海矽酸鹽研究所嚴雅副研究員、王現英研究員、華中科技大學夏寶玉教授等人報道了NiSx修飾的β-Ni(OH)2電極對5-羥甲基糠醛的選擇性氧化（HMFOR），其選擇性🧙🏼♀️、轉化率和法拉第效率分別為99.4%👮🏻♂️、97.7%和98.3%。原位拉曼結合密度泛函理論（DFT）計算揭示NiSx的修飾將在δ-Ni(OH)2電極中激發出高價Ni2+δ物種🤷，這是HMFOR的真正活性物種🔂。DFT計算發現NiSx的引入可以顯著地促進脫氫動力學。Ni3S2的形成促進了β-Ni(OH)2向實際催化相NiOHO的轉變⛹🏻♂️⛴。並且NiSx可以改變HMFOR的關鍵物種HMF的吸附行為。特別是在Ni6S4/NiOHO上🥂，表面脫氫O位和Ni6S4中配位不飽和的Ni作為HMF的雙重吸附中心🧙🏿，表現出雙位點協同作用。這表明這種脫氫相可能是催化劑的實際催化中心。
圖2. (a) NiSx/β-Ni(OH)2/Ni組裝流動電池極化曲線🤹🏿； (b) NiSx/β-Ni(OH)2/Ni 電催化HMFOR性能🗞👳🏻♀️；（c）OER耦合HMFOR 過程的原位拉曼🚴🏻；(d) 各催化劑脫氫動力學能量曲線；(e) HMF吸附構型與能量
該工作為電催化5-羥甲基糠醛合成2, 5-呋喃二甲酸工業化應用提供了核心技術基礎。部分研究結果發表於Adv. Mater. 2023, 35, 2211177。
