Суммарная реакция, интегрированная с высокоселективным окислением 5-гидроксиметилфурфурола и эффективным выделением водорода

Термодинамически выгодные реакции электроокисления производных биомассы, интегрированные с реакцией выделения водорода (HER), позволяют одновременно получать ценные химические продукты и водород, тем самым способствуя развитию чистой и устойчивой энергетики. В настоящей работе сообщается об интеграции анодной полуреакции с переносом шести электронов, включающей селективное электроокисление 5-гидроксиметилфурфурола до 2,5-фурандикарбоновой кислоты (FDCA) на иерархически структурированном двойном слоистом гидроксиде (CoFe@NiFe), с катодной реакцией выделения водорода в двухкамерной системе. Суммарная реакция достигает плотности тока 38 мА·см−2 при напряжении 1,40 В и демонстрирует 100%-ную селективность образования FDCA, а также почти 100%-ный выход по Фарадею при выделении водорода в количестве 901 мкмоль·см−2. Несколько операндо-методов подтверждают, что трехвалентные никелевые частицы в катализаторе CoFe@NiFe в основном ответственны за эту реакцию окисления со 100%-ной селективностью. Таким образом, данная интегрированная суммарная реакция представляет собой новую стратегию использования недорогих катализаторов и производных биомассы для одновременного получения ценных химических продуктов и устойчивых энергетических материалов, что в конечном итоге позволяет решать современные проблемы истощения энергетических ресурсов и загрязнения окружающей среды.