镍钒水滑石电极用于可放大电催化5-羟甲基糠醛氧化耦合产氢(英文)

作者：李美然; 宋英杰; 万鑫; 李洋; 罗毅奇; 贺业亨; 夏博文; 周华^*; 邵明飞^*

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2023, 1-7.

• 电催化水分解耦合制氢
• 层状双金属氢氧化物
• 5-羟甲基糠醛
• 2
• 5-呋喃二甲酸

可再生能源驱动的电催化水裂解是获取绿氢的重要途径，但受到缓慢的阳极析氧反应(OER)限制。使用热力学有利的5-羟甲基糠醛氧化反应(HMFOR)代替OER的电解水制氢耦合氧化策略提供了一种降低能耗的有效策略，同时可以生产高附加值的有机含氧化合物，如2，5-呋喃二甲酸(FDCA)。在该领域，大量工作集中于催化剂工程以获得更好的催化活性和产物选择性。然而，很少有研究关注到5-羟甲基糠醛(HMF)的规模化氧化制备FDCA。为此，我们合成了一种镍钒水滑石(NiV-LDH)催化剂用于高效HMFOR，在1.52 V vs. RHE (可逆氢电极)下，电流密度达到100 mA·cm-2 FDCA的法拉第效率高达94.6%。与OER相比，HMFOR将对应的氢气生产率提高了两倍。作为概念验证，我们使用流动反应器展示了连续且可规模化的HMFOR，在10 A条件下，实现了94.8%的高HMF单程转化率和98.5%的高FDCA选择性。

• 单位
  化工资源有效利用国家重点实验室; 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院; 北京化工大学