氧空位富集的Ni(OH)2/CeVO4@NF催化剂原位构建实现生物质衍生化学品高值转化

研究人员通过原位构建富含氧空位的Ce/V双金属掺杂Ni(OH)2纳米片催化剂，成功实现5-羟甲基糠醛(HMF)电催化氧化制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA)。该催化剂通过Ce-V电子耦合调控Ni的d带中心，优化Ni(OH)2电子结构，借助Ni2+/Ni3+氧化还原对实现HMF完全转化(100%)与FDCA高产率(97.8%)，法拉第效率达97.6%，为生物质平台分子增值转化提供了新型非贵金属电催化剂设计策略。

　　

这项突破性研究展示了如何通过精妙的催化剂设计将生物质衍生物"变废为宝"。科研团队在泡沫镍基底上原位生长了铈(Ce)和钒(V)双金属掺杂的氢氧化镍(Ni(OH)₂)纳米片，构建出富含氧空位的Ni(OH)₂/CeVO₄@NF复合催化剂。就像给催化剂装上了"分子级吸盘"，Ce和V的电子耦合效应精准调控了镍的d带中心，使催化剂对5-羟甲基糠醛(HMF)分子展现出超强吸附能力。更妙的是，催化剂中的Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原对如同电子"搬运工"，高效推动HMF转化为高附加值的2,5-呋喃二甲酸(FDCA)——这种"绿色版"的对苯二甲酸(PTA)是制造可再生聚酯的关键原料。实验数据令人振奋：在温和条件下实现了HMF完全转化(100%)、FDCA超高产率(97.8%)和近乎完美的法拉第效率(97.6%)。理论计算还揭示，从5-甲酰基-2-呋喃甲酸(FFCA)到FDCA的氧化步骤是整个转化过程的"限速开关"。这项研究不仅为设计高效非贵金属催化剂提供了新思路，更为生物质资源的"点石成金"开辟了新路径。