采用簡(jiǎn)單、易規(guī)模化的分步電沉積法制備了晶態(tài)（β）和無(wú)定型氫氧化鎳修飾的泡沫鎳（NiNS/NF）電極，并用于5-羥甲基糠醛（HMF）電催化轉(zhuǎn)化制備2,5-呋喃二甲酸（FDCA）。在恒電流電解條件下，β-NiNS/NF電極表現(xiàn)出了更高的電催化活性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
圖1 通過(guò)分步電沉積法制備β-NiNS/NF電極用于HMF選擇性電氧化的示意圖 5-羥甲基糠醛（HMF）作為一種來(lái)源于纖維素的重要平臺(tái)化合物，具有多種官能團(tuán)，通過(guò)熱催化、酶催化、光催化和電催化等方式可以實(shí)現(xiàn)多種化學(xué)品的合成。其中，電催化轉(zhuǎn)化法具有反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好和反應(yīng)操控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，將其用于HMF的高效轉(zhuǎn)化可以大大減輕環(huán)境和資源的負(fù)擔(dān)。在HMF的轉(zhuǎn)化中，一個(gè)備受關(guān)注的產(chǎn)物是2,5-呋喃二甲酸（FDCA），可以作為前體制備聚合物。這些來(lái)源于生物質(zhì)的聚合物，在氧氣阻隔性、生殖毒性等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。目前關(guān)于電催化氧化HMF制備FDCA的研究逐年增加，大多數(shù)研究集中于提高電催化電極的選擇性和電流效率，很少涉及對(duì)電極穩(wěn)定性的探索。 圖2（a）兩種電極恒電流電解時(shí)的轉(zhuǎn)化率、選擇性和產(chǎn)率結(jié)果，（b）β-NiNS/NF和無(wú)定型NiNS/NF在加入HMF瞬間OCP的變化，（c）β-NiNS/GC和無(wú)定型NiNS/GC在0.1 mol/L KOH溶液中的Nyquist曲線(xiàn)及Randles等價(jià)電路圖，（d）β-NiNS/NF和無(wú)定型NiNS/NF在0.1 mol/L KOH溶液中的Tafel曲線(xiàn)。 為此，吉林大學(xué)林海波、林楠團(tuán)隊(duì)探究了晶相對(duì)電催化氧化HMF制備FDCA活性和穩(wěn)定性的影響。電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)研究表明晶態(tài)電極具有更高的晶型匹配度，有效促進(jìn)催化劑/基體界面電子轉(zhuǎn)移，提高界面穩(wěn)定性，有助于獲得更高的電催化反應(yīng)活性和穩(wěn)定性。制備的β-NiNS/NF自支撐電極在對(duì)反應(yīng)物的吸附性、本征電催化活性、界面電子轉(zhuǎn)移能力和界面穩(wěn)定性方面均優(yōu)于無(wú)定型NiNS/NF電極。本文為設(shè)計(jì)和優(yōu)化鎳基電極以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)到高附加值化學(xué)品的可持續(xù)轉(zhuǎn)化提供了重要啟示。 論文信息 Industrially Promising β-Ni(OH)2 Nanosheets Self-Supported Electrode for Highly Efficient Electrooxidation of 5-Hydroxymethylfurfural Fang-Bing Liu, Dr.-Ing. Nan Lin, Lin-Chuan Cong, Xin-Xin Li, Fu-Yu Han, De-Yuan Xin, Prof. Hai-Bo Lin ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202300765
