铜泡沫负载银微结构用于生物质基糠醛与5-羟甲基糠醛的电化学氧化脱氢研究

本研究针对生物质平台分子高效转化问题，开发了一种基于铜泡沫负载银微结构的新型电极，通过电化学氧化脱氢反应，实现了糠醛(FF)到糠酸(76%产率)和5-羟甲基糠醛(HMF)到HMFCA(近100%产率)的高效转化，在100 mM高浓度底物下仍保持94%转化率与90%法拉第效率，为生物质增值转化提供了稳定高效的催化体系。

　　

通过电化学氧化脱氢反应，将生物质衍生的糠醛(furfural, FF)和5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, HMF)转化为高附加值化学品，同时产生氢气(H₂)，是一种极具前景的绿色合成策略。研究人员设计了一种负载银的铜泡沫电极，该电极通过硝酸银与铜泡沫支撑的铜微米棒阵列之间的置换反应制备。有趣的是，当硝酸银浓度较低时，铜微米棒会转变为由银颗粒和氧化铜(CuO)纳米片组成的空心结构；而随着硝酸银浓度增加，银枝晶逐渐在电极表面形成。

在催化性能方面，使用50 mM硝酸银制备的电极表现出最高的电流密度。在0.4 V_RHE电位下电解10 mM FF时，糠酸(furoic acid)产率达到76%；在0.3 V_RHE下电解10 mM HMF时，5-羟甲基-2-呋喃甲酸(5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid, HMFCA)产率接近100%。即便在100 mM的高浓度FF条件下，该电极仍能实现94%的转化率、70%的糠酸产率和90%的法拉第效率。经过三次连续反应循环后，FF转化率和糠酸产率均未下降，展现出优异的稳定性。