5-羥甲基呋喃甲醛HMF（5-hydroxymethylfurfural）醛化合物的電催化加氫還原能夠轉化為高附加值有機醇。但是該反應伴隨著嚴重的伴生反應，嚴重影響高濃度條件下的HMF催化轉化。有鑒于此，西湖大學孫立成院士等在Cu納米線上擔載Keggin型磷鉬酸（PMo12，H3PMo12O40），構筑PMo12/Cu團簇異質結催化劑。1）催化劑在HMF電催化加氫還原反應制備2,5-二羥甲基呋喃（BHMF, 2,5-bishydroxymethylfuran），達到超過預期的1 M反應物濃度。在-0.3 V過電勢進行電催化還原濃度為1.0 M HMF，PMo12/Cu電催化劑的法拉第效率達到98 %，BHMF的產量達到4.35 mmol cm-2 h-1，性能比Cu作為催化劑更好。2）反應機理和DFT理論計算結果說明，PMo12/Cu異質結界面是電催化反應的活性位點。通過獨特的電子結構和幾何結構，促進H2O分子解離和還原生成H*，減少還原HMF的反應能壘，因此得到優異的反應活性和產物選擇性。Xing Cao, Yunxuan Ding, Dexin Chen, Wentao Ye, Wenxing Yang, Licheng Sun*, Cluster-Level Heterostructure of PMo12/Cu for Efficient and Selective Electrocatalytic Hydrogenation of High-Concentration 5-Hydroxymethylfurfural, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c08205https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08205離子溶劑化膜是電化學能源轉化和存儲器件的關鍵部分，因此受到越來越多的關注。但是如何得到具有低離子電阻和較高的離子選擇性仍然具有非常大的困難與挑戰。有鑒于此，西湖大學孫立成院士等通過實驗和分子動力學模擬進行結合，對西瓜皮膜進行深入研究，從而提出了一種構筑高性能離子溶劑化膜的方法。1）通過使用纖維素纖維和果膠的協同作用構筑的連續氫鍵和微孔結構使得西瓜皮膜的皮下組織在室溫的1M KOH飽和溶液中具有282.3 mS cm-1的離子導電率。2）微孔通道內部的羥基官能團和負電官能團增加西瓜皮膜的甲酸鹽滲透阻力，這對于CO2電化學還原非常關鍵。限域在三維微孔聚合物內的質子供體和負電性基團的這種設計理念為發展CO2電化學還原的高性能離子化膜提供靈感。Liu, Q., Tang, T., Tian, Z. et al. A high-performance watermelon skin ion-solvating membrane for electrochemical CO2 reduction. Nat Commun 15, 6722 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-51139-6https://www.nature.com/articles/s41467-024-51139-6
