Pairing Electrocatalytic Reduction and Oxidation of Biomass-Derived 5-Hydroxymethylfurfural into Highly Value-Added Chemicals

法拉第效率 生物量(生态学) 选择性 电化学 阳极 阴极 化学 产量(工程) 化学工程 电催化剂 电极 能量转换效率 无机化学 材料科学 有机化学 催化作用 冶金 物理化学 海洋学 光电子学 工程类 地质学
作者
Man Zhang,Zhikeng Zheng,Xiaodie Zhang,Zhiwei Jiang,Yong Xue,Ke Li,Xin Tu,Kai Yan
出处
期刊:JACS Au [American Chemical Society]
卷期号:5 (2): 937-947 被引量:1
标识
DOI:10.1021/jacsau.4c01135
摘要

Simultaneous electrocatalytic reduction and oxidation of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) is crucial for biomass refineries. Herein, we report the unprecedentedly high efficiency of the nearly complete conversion of biomass-derived HMF to value-added products, achieving >95% selectivity at −0.4 V vs RHE by pairing electrocatalytic reduction and oxidation (PERO) reactions in a single electrochemical cell. At the cathode, we achieved 99% conversion of HMF to 2,5-dihydroxymethylfuran (DHMF) in ∼99% yield under mild conditions using a PtRu alloy. At the anode, we observed 99% conversion of HMF, nearly perfect selectivity for the oxidative product 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), and 100% Faradaic efficiency on a NiCo(OOH)x nanosheets electrode. The kinetic isotope effect demonstrated that the rate-controlled step was a proton-independent electron transfer process, with minimal impact from substrate concentration variations. After assembling the synchronous reaction cell, the PERO of HMF generated high yields of DHMF (94%) and FDCA (86%), achieving a combined electron efficiency of 131%, nearly doubling the performance of uncoupled cells. This superior performance was attributed to the efficient generation of H* on the PtRu alloy for reduction, alongside the OH* active sites on the NiCo(OOH)x nanosheets electrode for oxidation. This research provides a promising strategy for the sustainable electrocatalytic upgrading of biomass-derived chemicals.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
田様应助chuxin采纳,获得10
1秒前
2秒前
万能图书馆应助112233采纳,获得10
3秒前
和谐紫菜发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
6秒前
sunhealth完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
杭飞莲完成签到 ,获得积分20
8秒前
是玥玥啊发布了新的文献求助10
11秒前
xiaofeixia完成签到 ,获得积分10
11秒前
Accpted河豚发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
FIN应助lf采纳,获得10
16秒前
zc98发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
21秒前
小雨点完成签到 ,获得积分10
22秒前
23秒前
文静的电灯胆完成签到,获得积分10
24秒前
可靠的南霜完成签到 ,获得积分10
25秒前
sukuyo发布了新的文献求助10
26秒前
1345411532完成签到,获得积分10
28秒前
ling发布了新的文献求助10
28秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
31秒前
hh完成签到,获得积分10
32秒前
Akim应助ling采纳,获得10
34秒前
美人鱼听不了超声波完成签到 ,获得积分10
35秒前
情怀应助to高坚果采纳,获得10
35秒前
36秒前
cstp完成签到,获得积分10
38秒前
lilac完成签到,获得积分10
38秒前
汉堡包应助lf采纳,获得10
38秒前
华仔应助yoesyte采纳,获得20
39秒前
笨笨中心发布了新的文献求助10
39秒前
小白发布了新的文献求助10
41秒前
李演员完成签到,获得积分10
41秒前
YJL完成签到,获得积分20
42秒前
42秒前
西门不二完成签到,获得积分10
43秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 2400
Ophthalmic Equipment Market by Devices(surgical: vitreorentinal,IOLs,OVDs,contact lens,RGP lens,backflush,diagnostic&monitoring:OCT,actorefractor,keratometer,tonometer,ophthalmoscpe,OVD), End User,Buying Criteria-Global Forecast to2029 2000
Optimal Transport: A Comprehensive Introduction to Modeling, Analysis, Simulation, Applications 800
Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONAL 600
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 588
T/CIET 1202-2025 可吸收再生氧化纤维素止血材料 500
Comparison of adverse drug reactions of heparin and its derivates in the European Economic Area based on data from EudraVigilance between 2017 and 2021 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3952525
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3497889
关于积分的说明 11089301
捐赠科研通 3228428
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1784906
邀请新用户注册赠送积分活动 868943
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 801309