近日，团队成员陈荣同学在国际知名期刊《ACS Applied Nano Materials》发表题为“Co- and V₂O₃-modified Ni-based nanocatalyst for 5-hydroxymethylfurfural electrooxidation”的研究论文（DOI: 10.1021/acsanm.4c00277）。

电催化氧化5-羟甲基糠醛（HMF）可以获取高附加值产品2,5-呋喃二羧酸（FDCA），因此具有广阔的发展前景。HMF氧化反应（HMFOR）涉及HMF分子上醛基和羟基的氧化。研究表明，高价态的镍是氧化HMF主要的活性物种。因此，深入理解HMFOR的氧化机制和研究活性物种的生成机制具有重要意义。

研究团队采用水热及煅烧的方法合成了Co–Ni/V₂O₃/NF纳米催化剂。实验结果表明，HMFOR遵循Ni(OH)₂/NiOOH介导的氧化机制，NiOOH是氧化HMF的主要活性物种，并且原位形成的NiOOH促进了HMF分子上醛基和羟基的吸附和活化，从而有助于提高催化剂的活性和选择性。此外，对V₂O₃和Co的作用进行了研究，结果表明V₂O₃和Ni之间的电子相互作用增强了OH*吸附，从而促进Ni(OH)₂的生成；Co掺杂后，Ni物种失去电子，这有利于降低Ni(OH)₂/NiOOH转换电位。因此，NiOOH的生成电位降至1.29 V_RHE，并且在1.36 V_RHE下电解5400 s后，Co–Ni/V₂O₃/NF的FDCA产率高达99.4%。本工作为设计高效氧化HMF的镍基催化剂提供了新思路。

该研究成果以广西大学化学化工学院为通讯单位，尹诗斌教授为通讯作者，2021级硕士研究生陈荣为论文第一作者。该工作得到国家自然科学基金和广西自然科学基金重点项目的资助和支持。

图1. Co–Ni/V₂O₃/NF的（a）合成示意图；（b）XRD图；（c）SEM图；（d）TEM图；（e-g）HRTEM图；（h-l）HADDF-STEM图和相应的EDS图。

图2. 样品的XPS图谱：（a）Co 2p；（b）V 2p；（c, d）Ni 2p。

图3. Co–Ni/V₂O₃/NF的（a）OER和HMFOR的LSV曲线；（b, c, f）Raman曲线；（d）多电位阶跃曲线；（e）Co–Ni/V₂O₃/NF和Co–Ni/V₂O₃@NiOOH/NF的OCP曲线。

图4. 样品的（a）HMFOR的LSV曲线；（b, c）1.0 M KOH中的CV曲线；原位Raman表征：（d, e）Co–Ni/NF；（f, g）Ni/V₂O₃/NF；（h, i）Ni/NF。

图5. HMFOR过程识别：1.36 V_RHE下，Co–Ni/V₂O₃/NF的（a）I-t曲线；（b）产物的HPLC图；（c）HMF及其氧化产物的浓度变化（每个实验重复3次）；样品的（d）HMF转化率、FDCA产率和法拉第效率（每个实验重复3次）；（e）反应速率常数；（f）Co–Ni/V₂O₃/NF在10个循环的HMF转化。