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  與傳統的熱化學5-HMF氧化反應（HMFOR）相比，電化學路線顯示出明顯的優(yōu)勢。5-HMF在陽極的氧化可以與陰極的析氫相結合，協同生產化學品和燃料。鈷基電催化劑在5-HMF氧化反應中展現出優(yōu)異的催化性能，然而決定反應活性的高價鈷材料在常規(guī)制備條件下難以穩(wěn)定獲得。近期，大連工業(yè)大學生物基纖維材料與化學品團隊提出了一種通過簡單的電化學共沉積方法引入銅來提高羥基氧化鈷電催化劑效率的新策略。研究以“Modulated d-Electron Transfer in Hypervalent Cobalt-based Electrocatalyst for Efficient 5-Hydroxymethylfurfural Electrooxidation”為題發(fā)表在《Small》上。文章第一作者是大連工業(yè)大學碩士研究生黃玉輝，通訊作者是大連工業(yè)大學陶葉晗博士、王海松教授以及中科院大連化物所賈正浩博士。

圖1. 催化劑通過簡單的電沉積法制備，銅的加入改變了羥基氧化鈷的形態(tài)，使其以更均勻的單一顆粒形態(tài)參與反應。銅的引入還改變了CoOOH的電化學活性，同時賦予其更好的導電性。在電化學反應中可聯產高價值化學品2,5-呋喃二甲酸（FDCA）和氫氣。

圖2 該催化劑在1.36 VRHE 的低電位下工作，實現了100%的HMF轉化率、100%的呋喃二甲酸收率和96.8%的法拉第效率，還可催化糠醛電氧化制呋喃酸，具有良好的穩(wěn)定性。

圖3 這種優(yōu)異的性能是由于Cu的加入減少了CoOOH的帶隙，d軌道電子在費米能級附近的貢獻更顯著，operando拉曼表征和理論計算驗證了5-HMF與Cu集成CoOOH催化劑之間存在強相互作用，這歸因于Cu物種改變了局部電荷密度區(qū)域，并使羥甲基和甲酰官能團穩(wěn)定吸附。

  相關研究工作得到了國家自然科學基金委和遼寧省自然科學基金的資助。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202501476