掺钼的NiFe-LDH材料能有效促进生物质衍生的呋喃类化合物电氧化反应，生成马来酸

《National Science Review》：Mo-doped NiFe-LDH drives efficient electrooxidation of biomass-derived furfurals to maleic acid

　　

摘要

利用可再生电力将生物质衍生物转化为二元羧酸是一种替代化石基工艺的方法，但在温和条件下实现高选择性和高活性仍然是一个重大挑战。本文报道了掺钼的NiFe层状双氢氧化物（NiFeMo_x-LDH）催化剂，用于通过选择性电氧化生物质衍生的呋喃醛来制备马来酸（MA）。具体而言，在KMnO₄电解质中，当电压范围为1.8–2.2 V（相对于可逆氢电极）时，含有1.75 wt% Mo的NiFeMo_0.3-LDH催化剂能够以高达93.2%的产率制备出马来酸。Mo的掺杂增强了晶格氧的活性，并改变了5-羟基甲基呋喃醛（HMF）及其中间体的吸附模式，从而使产物从NiFe-LDH制备的呋喃二甲酸转变为马来酸。此外，通过将马来酸在铜泡沫阴极上进行电还原，并与NiFeMo_0.3-LDH上的HMF电氧化结合，可以以99.5%的选择性制备出琥珀酸。使用膜电极组装的电解槽，通过HMF的电氧化可以产生马来酸，其法拉第效率为65.2%，产率为252 mmol g^?1 h^?1，部分电流密度为326 mA cm^?2。