孙立成院士JACS：团簇尺度PMo12/Cu异质结电催化高浓度HMF选择性加氢

催化计 · 公众号 · · 2024-08-10 22:18

正文

电催化讨论群-1： 529627044

5- 羟甲基呋喃甲醛 HMF （ 5-hydroxymethylfurfural ）醛化合物的电催化加氢还原能够转化为高附加值有机醇。但是该反应伴随着严重的伴生反应，严重影响高浓度条件下的 HMF 催化转化。

有鉴于此， 西湖大学孙立成院士等 在 Cu 纳米线上担载 Keggin 型磷钼酸（ PMo ₁₂ ， H ₃ PMo ₁₂ O ₄₀ ），构筑 PMo ₁₂ /Cu 团簇异质结催化剂。

本文要点

要点1. 催化剂在 HMF 电催化加氢还原反应制备 2,5- 二羟甲基呋喃（ BHMF, 2,5-bishydroxymethylfuran ），达到超过预期的 1 M 反应物浓度。在 -0.3 V 过电势进行电催化还原浓度为 1.0 M HMF ， PMo ₁₂ /Cu 电催化剂的法拉第效率达到 98 % ， BHMF 的产量达到 4.35 mmol cm ^-2 h ^-1 ，性能比 Cu 作为催化剂更好。

要点2. 反应机理和 DFT 理论计算结果说明， PMo ₁₂ /Cu 异质结界面是电催化反应的活性位点。通过独特的电子结构和几何结构，促进 H ₂ O 分子解离和还原生成 H* ，减少还原 HMF 的反应能垒，因此得到优异的反应活性和产物选择性。

Xing Cao, Yunxuan Ding, Dexin Chen, Wentao Ye, Wenxing Yang, Licheng Sun*, Cluster-Level Heterostructure of PMo ₁₂ /Cu for Efficient and Selective Electrocatalytic Hydrogenation of High-Concentration 5-Hydroxymethylfurfural, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c08205

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08205

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