西安交大沈少华课题组：精准调控CuAu合金吸附行为，实现单电子脱氢电氧化5-羟甲基糠醛协同双极制氢

本文报道了西安交通大学沈少华教授团队在生物质电催化转化与耦合制氢领域的最新研究。背景方面，传统电解水制氢因阳极析氧反应动力学迟缓、能耗高且产物经济价值低而受限，利用生物质衍生物5-羟甲基糠醛（HMF）电氧化反应替代析氧反应可降低能耗并获得高附加值化学品。研究目的在于开发简易合成的CuAu合金催化剂，精准调控其表面吸附行为，实现HMF低电位下单电子脱氢氧化，同时高选择性生成5-羟甲基-2-呋喃甲酸（HMFCA）与氢气。结论表明，通过一步电沉积法制备的Cu0.25Au0.75合金催化剂，因合金化诱导电荷重分布优化了d带中心，平衡了反应物吸附与产物脱附，在0.4 V vs. RHE下电流密度达84.8 mA cm-2，HMF转化率94.6%，HMFCA收率94.5%，法拉第效率98.6%。构建的膜电极组件电解槽仅需0.45 V超低槽压即可稳定运行，实现阴阳极双极产氢，氢气法拉第效率约200%，展现了低能耗、高附加值的生物质电催化升级与制氢耦合技术的应用潜力。