研究背景
糠醛（FF）是12种重要的生物质衍生平台分子之一，将糠醛转化为糠醇（FA）具有重要价值，因为FA约占糠醛原料需求的60%，广泛用于粘合剂生产。糠醛电化学加氢（EHF）成为该领域的一个关键应用，为了在EHF中实现高效率和选择性，必须对电极材料、表面性质和反应环境进行精细控制。这些因素共同影响糠醛分子的吸附和活化，以及氢化所需的电子和质子转移。实现选择性EHF的主要挑战之一在于调控相互竞争的直接电还原路线。在这些途径中，糠醛中的羰基在电极表面进行电子转移，然后在溶液中质子化。这个连续过程产生了一个自由基中间体，可以与另一个自由基进行二聚化或通过额外的质子-电子对进一步还原。控制电化学加氢和电还原途径的主要决定因素是Hads和自由基形成所需的相对电位。电化学加氢在低氢过电位电极（如铂族金属）上非常有利，而电还原在高氢过电位电极上更有利。然而，Pt族金属上的电化学加氢必须与析氢反应（HER）竞争，后者消耗Hads，从而降低了电化学加氢的法拉第效率（FE）。尽管已有大量研究探索了合金或双金属催化剂来提高EHF活性，但机制驱动的方法仍然很少，导致缺乏催化剂设计机制和系统规模研究。
本文要点
1. 报道了一个高效和选择性的电化学系统，在膜电极组件（MEA）中使用PtCu催化剂用于FA的生产。
2. 电化学动力学分析、材料表征和密度泛函理论（DFT）计算研究表明，Cu在Pt表面结合降低了吸附糠醛的质子耦合电子转移（PCET）反应能垒，并优化了中间体吸附能。
图文内容
（图片来源：ACS Catal.）
（图片来源：ACS Catal.）
（图片来源：ACS Catal.）
文献信息
Sanghwi Han, Bo Lee*, Jaeyune Ryu*, Jeyong Yoon* et al. Optimizing Electrochemical Furfural Hydrogenation on Pt via Bimetallic Colocalization of Cu.ACS Catal. 2024.
DOI: 10.1021/acscatal.4c05428
https://doi.org/10.1021/acscatal.4c05428
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