重庆大学魏子栋/李莉课题组ACS\u00A0Catal.：Ni(OH)\u2082表面脱氢重构界面氢键网络促进HMF高效电催化氧化的机制研究

背景：将生物质衍生分子5-羟甲基糠醛（HMF）电催化氧化为高值化学品是实现可再生碳资源利用的重要途径，但存在动力学缓慢与能耗高的瓶颈。镍基氢氧化物是潜在催化剂，但其效率受限于高过电位和缓慢动力学，且对电化学环境下催化剂表面动态重构如何影响界面微环境的机制尚不清晰。研究目的：通过密度泛函理论（DFT）与从头算分子动力学（AIMD）模拟，从原子尺度揭示Ni(OH)₂在电化学条件下表面脱氢对界面微环境与反应动力学的调控机制，阐明表面化学态对界面反应动力学的影响规律。结论：研究表明，Ni(OH)₂表面脱氢暴露的质子受体氧位点可显著增强与HMF及界面水分子间的氢键网络，促使HMF以CH2OH-down构型吸附，并极化其关键化学键，从而将羟甲基C–H键的解离能垒从1.50 eV显著降低至0.66 eV，推动反应沿2,5-二甲酰呋喃（DFF）路径高效进行。该工作为设计面向生物质升级的高效电催化剂提供了理论依据。