浙江工业大学胡钟霆/田金树/李小年Nature Communications｜异质化电子桥结构强化热催化SCO多电子转移动力学

本研究针对5-羟甲基糠醛（HMF）催化氧化为2,5-呋喃二甲酸（FDCA）过程中多电子转移动力学迟缓的难题，旨在开发高效非贵金属催化剂以替代贵金属体系。研究通过在尖晶石CoMn₂O₄中引入Mn⁴⁺，构建了以Mn⁴⁺-O²⁻-Co³⁺为主导的异质化电子桥结构。该结构利用Mn⁴⁺空置的eg轨道作为高效电子受体，与Co³⁺形成能级梯度，构建了高度不对称的电子转移通道，同时抑制了Mn³⁺引起的Jahn-Teller畸变，使晶体结构从四方相转变为对称性更高的立方相。结论表明，该催化剂实现了高效的六电子协同转移，使FDCA生成速率达到1635 μmol·g⁻¹·h⁻¹，产率达98.1%，且循环稳定性优异。本研究首次将Marcus电子转移理论验证拓展至原子级异质电子桥热催化体系，为理解复杂电子转移动力学提供了新视角。