电催化5-羟甲基糠醛（HMF）氧化提供了一条温和、可持续的FDCA生产路径，并可耦合阴极产氢或CO2还原实现高效能量利用。
然而，HMF氧化涉及六电子转移过程，尤其羟甲基（–CH2OH）的氧化动力学缓慢，成为反应瓶颈。
传统镍基催化剂（如Ni(OH)2）虽被广泛应用，但其电荷转移效率有限，导致反应过电位高、产物选择性低。
因此，开发高效电催化剂以优化电荷转移动力学，是实现生物质资源高值化利用的关键。
【生物基能源与材料】获悉，近日，西湖大学孙立成院士团队在《Applied Catalysis B: Environment and Energy》发表了题为“Heterostructured Ni-Co electrocatalyst with enhanced interfacial charge transfer for efficient biomass upgrading“的研究论文。图1. (A) 强碱性条件 (pH > 13) 下 HMF 电氧化生成 FDCA 的反应路径。(B) 具有不同钴空间分布的 Ni(OH)₂ 用于 HMF 氧化。该团队创新性地设计并制备了一种具有空间异质结构的Co₃O₄-Ni(OH)₂电催化剂，通过精确调控钴物种的空间分布（形成异质界面而非平面掺杂），显著提升了界面电荷转移效率。性能测试显示，该异质结构催化剂在电催化氧化5-羟甲基糠醛（HMF）和糠醇（FA）时表现卓越：- 其HMF氧化活性比传统平面结构的NiCo LDH催化剂提高了106%，
- 关键产物FDCA和糠酸（FAC）的产率及法拉第效率均接近100%，并展现出优异的循环稳定性。
研究综合运用原位电化学阻抗谱、紫外光电子能谱及密度泛函理论计算，揭示了异质界面能有效优化反应底物的吸附并显著加速电荷转移动力学过程。该工作不仅实现了生物质衍生物的高效电催化转化，也为设计高性能电催化剂提供了新思路。
「Bio-based 2025」 × 孙立成院士
在5月25-27日在上海举办的第十届生物基大会 生物基产业宏观论坛上，
中国科学院院士，西湖大学讲席教授孙立成院士分享了题为《向绿而行—HMF电催化氧化还原》的报告。
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