近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)實驗室萬立駿/胡勁松團(tuán)隊在生物質(zhì)電催化還原提值研究方面取得新進(jìn)展。

將生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品，對于可再生碳資源增值具有重要意義。其中，糠醛是一種代表性的木質(zhì)纖維素衍生的生物質(zhì)平臺分子，其主要的下游產(chǎn)物為糠醇。糠醛通過電催化還原(ECR)過程制備糠醇是一種綠色、安全、可持續(xù)的工藝，具有操作條件溫和、可耦合可再生電力驅(qū)動等特點。然而，在傳統(tǒng)的銅基催化劑上，糠醛的ECR過程動力學(xué)緩慢，且通常得到混合產(chǎn)物，難以滿足工業(yè)化需求。開發(fā)高活性、高選擇性的糠醛ECR催化劑是推動此工藝進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。

        研究團(tuán)隊一直致力于發(fā)展高性能非貴金屬電催化劑，闡釋了多組分/位點協(xié)同催化過程在提升電催化反應(yīng)效率方面的關(guān)鍵作用。此次研究中，他們發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)銅催化劑中引入可產(chǎn)生活性氫并輔助氫轉(zhuǎn)移的協(xié)同位點，能夠?qū)鹘y(tǒng)ECR過程中質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移(PCET)主導(dǎo)機(jī)制切換為表面電化學(xué)氫原子轉(zhuǎn)移(HAT)主導(dǎo)機(jī)制，從而克服了PCET過程非定向加氫生成多種產(chǎn)物導(dǎo)致ECR選擇性低的難題，實現(xiàn)了單一產(chǎn)物的高效合成。

      該研究結(jié)果為通過調(diào)控加氫反應(yīng)機(jī)制來設(shè)計高活性、高選擇性的ECR催化劑提供了新思路。