Efficient electrocatalytic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid with Fe-Ni3S2@NiFe-PBA nanocubes

催化作用 化学工程 羟甲基糠醛 电催化剂 化学 材料科学 产量(工程) 纳米技术 电化学 电极 有机化学 冶金 糠醛 物理化学 工程类
作者
Ning Li,Honghui Wang,Hao Chen,Zhenzhen Liu,Gao-Kai Wu,Qing Yang,Su-Fang Qin,Le-Xing You,Jiang Yanxia
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier]
卷期号:495: 144495-144495
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2024.144495
摘要

The electrooxidation of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) into 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) represents a promising avenue for generating value-added products derived from biomass. Nevertheless, the development of highly efficient electrocatalysts for HMF electrooxidation (HMFOR) remains an ongoing challenge. In this study, we present a novel approach wherein Fe-doped Ni3S2@NiFe-PBA nanocubes are synthesized directly on three-dimensional nickel foam (NF) substrates using a straightforward hydrothermal reaction and subsequent impregnation. This composite Fe-Ni3S2@NiFe-PBA/NF catalyst showcases exceptional performance in HMFOR (a faraday efficiency of 97.4%), characterized by both its remarkable conversion (100%) and impressive FDCA yield (97.1%), coupled with its robust stability over ten cycles. The heightened HMFOR activity exhibited by the Fe-Ni3S2@NiFe-PBA/NF catalyst can be contributed to the introduction of Fe into the Ni3S2 matrix. This deliberate doping strategy engenders accelerated charge transfer kinetics, an increased abundance of accessible surface-active sites, and improved conductivity, thereby enhancing the overall HMFOR performance. By establishing these outcomes, this investigation lays a foundation for the prospective design of electrocatalysts with applications in biomass utilization and energy conversion.
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