张亚文团队在电催化生物质转化催化剂设计与构效关系研究取得新进展

在双碳目标背景下，生物质资源化成为替代化石原料、闭环碳循环的核心路径，而电催化因其温和条件与可再生电力匹配优势，成为绿色化工前沿方向。张亚文教授团队从电子结构层面调控电催化反应路径，系统研究了电催化剂缺陷、晶面、异质界面对三类典型生物质转化反应的调控规律。研究背景：传统热催化能耗高且可控性差，生物质电催化以电子为清洁媒介，常温常压下完成转化，兼具废弃物回收与高值化学品生产潜力。研究目的：设计兼具高选择性、高活性和广泛底物适用性的电催化剂，解决羰基加氢、C-C断裂、C-N偶联等关键电催化反应中的效率与选择性难题。结论：该团队在JACS、Angew.Chem.Int.Ed.和JACS Au发表系列成果，包括通过La2O3/Co反相催化剂实现乙酰丙酸电加氢制γ-戊内酯法拉第效率达95.8%；构建NiOx-NiCo2O4-U催化剂实现乳酸电氧化制乙酸法拉第效率99.2%并普适于多种生物质衍生物；揭示CeO2(110)晶面氧空位介导的C-N偶联机制实现丙氨酸高效电合成。这些研究完善了生物质电催化剂构效理论体系，为广谱、高活性、高选择性电催化材料设计提供新路径。