Эффективное электрокаталитическое окисление 5-гидроксиметилфурфурола в сочетании с гидрированием 4-нитрофенола в водной системе

Электрокаталитическое превращение 5-гидроксиметилфурфурола (HMF), получаемого из биомассы, в ценный продукт 2,5-фурандикарбоновую кислоту (FDCA) имеет большое значение для устойчивого химического производства. Основной задачей является создание электрокаталитической системы с широким диапазоном потенциалов, способной селективно окислять HMF до FDCA без окисления воды. В данной работе была успешно изготовлена медная пена, декорированная Cu(OH)2 (CF-Cu(OH)2), в качестве эффективного катализатора, а электрохимически генерируемые активные частицы CuOOH были идентифицированы как основные каталитические центры окисления HMF. В результате плотность тока на CF-Cu(OH)2 достигала 198,2 мА/см2 (100 мМ HMF, 1,0 М KOH, 0,8 В относительно Ag/AgCl), а фарадеевская эффективность образования FDCA, близкая к 100%, была достигнута при выходе 98,7%. Кроме того, раскрыт механизм электроокисления HMF до FDCA и получено дополнительное представление о пути окисления HMF. Сопряжённая электрохимическая система демонстрирует превосходные каталитические характеристики в синергетических реакциях (окислении HMF и восстановлении 4-NP). Таким образом, в работе предложена стратегия одновременного получения двух типов ценных химических продуктов на обоих электродах, которая может применяться в других электрокаталитических системах для экологически безопасного синтеза органических соединений.