【ACS Catal.】石河子大学包福喜副教授团队：调控Fe在Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原动力学中的矛盾作用

背景：在化石能源枯竭与碳中和目标驱动下，生物质定向转化为高附加值化学品成为绿色化工核心方向，其中5-羟甲基糠醛（HMF）电氧化制备2,5-呋喃二甲酸（FDCA）具有重要工业价值。研究目的：针对镍基催化剂中Fe元素既促进Ni³⁺还原又抑制Ni²⁺氧化的矛盾效应，以及Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原与HMF电氧化动力学关联不明的问题，通过构建异质结构催化剂协调Fe的双重作用。结论：成功制备的Ni(OH)₂/NiFeOxHy/NF催化剂在1.45 V电位下实现204 mA·cm⁻²电流密度和92%法拉第效率，机理研究表明质子脱嵌路径（能垒0.989 eV）为主导反应机制，该策略可推广至其他生物质电氧化体系。