This study presents Ni₇Co₃-S achieving 99.2 % HMF conversion, 96.1 % FDCA yield, and 98.5 % Faradaic efficiency at 1.45 V, with FDCA rates at 266.7 µmol cm^-2h⁻¹ in a 30 mL, 20 mM HMF electrolyte. At the same operational potential, this catalyst achieved a current density of 105 mA cm⁻² in 1 M KOH with 20 mM HMF, outperforming 26mA cm⁻² of Ni₇Co₃-O. Linear sweep voltammetry (LSV) analysis reveals that Ni₇Co₃-S has an onset potential of 1.16 V, which is 90 mV lower than Ni₇Co₃-O. With a Tafel slope of 89.1 mV dec^-1, versus 110.3 mV dec^-1 for Ni₇Co₃-O, Ni₇Co₃-S exhibits quicker reaction kinetics. Additionally, Ni₇Co₃-S boasts double-layer capacitance twice that of Ni₇Co₃-O, while sulfidation decreases in Ni²⁺ and Co³⁺ alongside an increase in Ni³⁺ and Co²⁺, suggesting enhanced electron transfer from Ni to Co. These insights offer a strategy for developing high-performance, non-precious catalysts for HMF electrooxidation.

中文翻译：

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用于 5-羟甲基糠醛超高效电氧化的镍钴硫化物催化剂的一步法原位合成


本研究展示了 Ni₇Co_3-S 在 1.45 V 电压下实现 99.2% 的 HMF 转化率、96.1% 的 FDCA 产率和 98.5% 的法拉第效率，在 30 mL、20 mM HMF 电解液中，FDCA 速率为 266.7 μmol ^{cm-2 h-1}。在相同的操作电位下，该催化剂在 1 M KOH 和 20 mM HMF 中实现了 105 mA ^cm-2 的电流密度，优于 Ni₇Co_3-O 的 26mA ^cm-2。线性扫描伏安法 （LSV） 分析显示，Ni₇Co_3-S 的起始电位为 1.16 V，比 Ni₇Co_3-O 低 90 mV。Ni₇Co 3-S 的塔菲尔斜率为 89.1 mV ^dec-1，而 Ni₇Co_3-O 的塔菲尔斜率为 110.3 mV ^dec-1，表现出更快的反应动力学。此外，Ni₇Co_3-S 拥有两倍于 Ni₇Co_3-O 的双电层电容，而 Ni²⁺ 和 Co³⁺ 的硫化减少，而 Ni³⁺ 和 Co²⁺ 的增加，表明从 Ni 到 Co 的电子转移增强。这些见解为开发用于 HMF 电氧化的高性能、非贵金属催化剂提供了策略。