与传统的热化学5-HMF氧化反应（HMFOR）相比，电化学路线显示出明显的优势。5-HMF在阳极的氧化可以与阴极的析氢相结合，协同生产化学品和燃料。钴基电催化剂在5-HMF氧化反应中展现出优异的催化性能，然而决定反应活性的高价钴材料在常规制备条件下难以稳定获得。近期，大连工业大学生物基纤维材料与化学品团队提出了一种通过简单的电化学共沉积方法引入铜来提高羟基氧化钴电催化剂效率的新策略。研究以“Modulated d-Electron Transfer in Hypervalent Cobalt-based Electrocatalyst for Efficient 5-Hydroxymethylfurfural Electrooxidation”为题发表在《Small》上。文章第一作者是大连工业大学硕士研究生黄玉辉，通讯作者是大连工业大学陶叶晗博士、王海松教授以及中科院大连化物所贾正浩博士。

图1. 催化剂通过简单的电沉积法制备，铜的加入改变了羟基氧化钴的形态，使其以更均匀的单一颗粒形态参与反应。铜的引入还改变了CoOOH的电化学活性，同时赋予其更好的导电性。在电化学反应中可联产高价值化学品2,5-呋喃二甲酸（FDCA）和氢气。

图2 该催化剂在1.36 VRHE 的低电位下工作，实现了100%的HMF转化率、100%的呋喃二甲酸收率和96.8%的法拉第效率，还可催化糠醛电氧化制呋喃酸，具有良好的稳定性。

图3 这种优异的性能是由于Cu的加入减少了CoOOH的带隙，d轨道电子在费米能级附近的贡献更显著，operando拉曼表征和理论计算验证了5-HMF与Cu集成CoOOH催化剂之间存在强相互作用，这归因于Cu物种改变了局部电荷密度区域，并使羟甲基和甲酰官能团稳定吸附。

  相关研究工作得到了国家自然科学基金委和辽宁省自然科学基金的资助。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202501476