综述：钙钛矿基二氧化碳电解固体氧化物电解池阴极的最新发展与改进

《ChemSusChem》：Recent Development and Modification of Perovskite-Based CO2 Electrolysis Solid Oxide Electrolysis Cell Cathode

本文综述了立方相ZnS纳米晶（7-8 nm）在光催化氧化5-羟甲基糠醛（5-HMF）制备2,5-二甲酰基呋喃（DFF）中的突破性应用。研究表明，该材料通过适度吸附并活化O2的特性，可同时实现99%的DFF选择性与收率，有效抑制深度氧化副反应，为生物质高值化转化提供了新策略。

　　

Abstract

光催化氧化5-羟甲基糠醛（5-HMF）生成2,5-二甲酰基呋喃（DFF）因其经济与环境价值备受关注。立方相ZnS纳米晶（7–8 nm）被证实可通过调控对O₂的吸附与活化能力，将DFF选择性和收率同步提升至99%，显著抑制5-甲酰基-2-呋喃羧酸（FFCA）、2,5-呋喃二甲酸（FDCA）及马来酸等副产物的生成。

机制研究

通过光电性能测试、淬灭实验、原位电子自旋共振（ESR）与理论计算相结合的手段，研究发现立方相ZnS纳米晶对O₂的活化能力处于适中范围：既能够有效启动氧化反应，又避免过度氧化导致副反应路径的开启。这种“平衡特性”是其高选择性的关键。

材料特性

立方相ZnS纳米晶的尺寸控制在7–8 nm，其晶体结构相较于其他晶相（如六方相）更利于反应物中间体的稳定存在，从而在反应动力学层面阻断了深度氧化途径。理论计算进一步表明，其表面氧吸附能介于“过强”与“过弱”之间，恰好满足选择性氧化所需能垒。

应用前景

该研究为生物质衍生平台分子的高值化转化提供了新材料设计思路。立方相ZnS纳米晶在温和反应条件下实现近乎定量的DFF产率，展现出在绿色合成及可持续能源化学品制备领域的应用潜力。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。