中科院合肥研究院固體所環(huán)境與能源納米材料中心研究人員在ChemSusChem期刊上報(bào)道了以商業(yè)泡沫鎳表面原位生長(zhǎng)超薄氫氧化鎳納米片（Ni(OH)2/NF）作為催化陽(yáng)極，高效電催化氧化生物質(zhì)衍生物5-羥甲基糠醛（HMF）制備2,5-呋喃二甲酸（FDCA）的研究。
5-羥甲基糠醛作為一種生物質(zhì)衍生平臺(tái)化合物，可通過(guò)催化氧化、加氫和縮合反應(yīng)將其制備為高能量密度燃料和化學(xué)品如乙酰丙酸、2,5-二甲基呋喃、2,5-呋喃二甲酸、γ-戊內(nèi)酯等。其中，氧化產(chǎn)物2,5-呋喃二甲酸是石油衍生物對(duì)苯二甲酸的理想替代品，在生物基聚合物（例如聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF））的生產(chǎn)中具有巨大的潛在應(yīng)用前景，受到研究者們的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，電催化氧化HMF制備FDCA因其具有能耗低、操作簡(jiǎn)便、以水為氧源等優(yōu)點(diǎn)成為一種新興的有機(jī)合成技術(shù)。此外，將熱力學(xué)上有利的HMF電氧化反應(yīng)與析氫反應(yīng)（HER）相結(jié)合，不僅增加了其附加價(jià)值，而且提高了能源利用效率。然而，目前大部分報(bào)道的HMF氧化為FDCA的電催化劑制備過(guò)程較復(fù)雜，不能夠進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，因此催化劑的工業(yè)化應(yīng)用受到限制。為此，開發(fā)一種簡(jiǎn)便、高效且能大規(guī)模制備的電催化劑，可以有效地將5-羥甲基糠醛氧化為2,5-呋喃二羧酸，不僅具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且對(duì)催化劑的工業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要。
鑒于此，中科院合肥研究院固體所環(huán)境與能源納米材料中心研究人員在室溫下利用原位浸漬法，制備了非晶的超薄氫氧化鎳納米片作為陽(yáng)極催化材料，其展現(xiàn)出優(yōu)異的電催化氧化性能。本篇工作中的超薄氫氧化鎳納米片催化劑可以在較低的電位下（1.39 V vs RHE）以及在較短的反應(yīng)時(shí)間（90 min）內(nèi)將HMF完全轉(zhuǎn)化為FDCA，其產(chǎn)量及法拉第效率均達(dá)到99%以上。此外，該種催化劑還可以有效地將其他含醇/醛類化合物電催化氧化為目標(biāo)酸，性能優(yōu)于目前報(bào)道的單金屬氫氧化物電催化劑及大部分金屬催化劑。同時(shí)，本篇工作還探究了HMF電催化氧化為 FDCA的反應(yīng)途徑，也證實(shí)了Ni(OH)2/NF優(yōu)異的催化性能是由于在電催化過(guò)程中形成了高價(jià)Ni物種。
論文信息： In Situ Growth of Ultrathin Ni(OH)2 Nanosheets as Catalyst for Electrocatalytic Oxidation Reactions Jifang Zhang, Dr. Wanbing Gong, Prof. Huajie Yin, Dongdong Wang, Prof. Yunxia Zhang, Prof. Haimin Zhang, Prof. Guozhong Wang, Prof. Huijun Zhao ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202100811 ChemSusChem
