石河子大学包福喜副教授课题组最新ACS Catal.——通过Fe调控Ni2+/Ni3+氧化还原动力学提升HMF电氧化性能

本文针对生物质衍生5-羟甲基糠醛电氧化制备2,5-呋喃二甲酸过程中镍基催化剂存在的Fe加速Ni³⁺还原却抑制Ni²⁺氧化的矛盾问题，通过构建Ni(OH)₂/NiFeOₓHᵧ/NF异质结构催化剂。研究背景表明生物质转化对绿色化工具有重要意义，而传统化学法存在高能耗、污染重等问题。研究目的在于解决Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原动力学与HMFOR关联不明的核心问题。实验结果表明该催化剂在1.45V下电流密度达204mA·cm⁻²，HMF转化率100%，FDCA法拉第效率92%，且20次循环性能稳定。结论证实Fe通过促进Ni³⁺还原加速质子耦合电子转移，同时异质结构抵消了对Ni²⁺氧化的抑制，该策略可推广至其他生物质电氧化反应。