Электрокаталитическое гидрирование 5-гидроксиметилфурфурола на катализаторе из одноатомного сплава Ru₁Cu

Электрохимическое восстановление получаемого из биомассы 5-гидроксиметилфурфурола (HMF) представляет собой перспективный путь к устойчивому производству ценных химических продуктов, исключающий использование ископаемого топлива и водорода. Однако эффективность реакции ограничивается высоким напряжением и низкой активностью электродов (Cu, Bi, Pb). В настоящей работе сообщается о катализаторе из одноатомного сплава Ru₁Cu (SAA) с изолированными атомами Ru на медных нанопроволоках, который обеспечивает электрохимическое восстановление HMF до 2,5-дигидроксиметилфурана (DHMF) с повышенной производительностью (0,47 против 0,08 ммоль см⁻² ч⁻¹) и фарадеевской эффективностью (FE) (85,6 против 71,3%) при −0,3 В (относительно RHE) по сравнению с медным аналогом. Более того, FE (87,5%) в значительной степени сохраняется при высокой концентрации HMF (100 мМ). Кинетические исследования с использованием совокупности электрохимических методов указывают на различающиеся механизмы на Ru₁Cu и Cu и показывают, что одноатомный Ru способствует диссоциации воды с образованием частиц H*, которые эффективно реагируют с HMF посредством механизма электрокаталитического гидрирования (ECH).