唯一通讯！深圳大学「国家优青」王进Angew丨分级结构电催化热点离子泵效应实现中性高选择性合成FDCA！

本文研究了在中性电解质中实现5-羟甲基糠醛（HMF）高选择性电氧化制备2,5-呋喃二甲酸（FDCA）的难题。传统方法需强碱性条件以避免副反应，但中性条件下OH⁻浓度不足导致反应不完全和选择性低。研究团队受光催化中“热点效应”启发，提出通过分级结构工程设计电催化热点来调控局部微环境。他们合成了针状、棒状、片状和块状四种NiCo₂O₄分级催化剂，发现针状结构通过角落位点的催化热点产生离子泵效应，持续吸附OH⁻并扩散，建立局部高pH微环境，从而显著提升催化活性和选择性。实验表明，针状NiCo₂O₄催化剂在中性电解质中实现了93%的FDCA产率，与传统碱性条件下的高性能相当。有限元模拟和原位Raman光谱证实了热点处的电场集中和局部高OH⁻浓度。该工作证明了非均相电催化剂表面微环境可通过热点工程调控，为高选择性电催化合成提供了新策略。