5-羟甲基呋喃甲醛HMF（5-hydroxymethylfurfural）醛化合物的电催化加氢还原能够转化为高附加值有机醇。但是该反应伴随着严重的伴生反应，严重影响高浓度条件下的HMF催化转化。有鉴于此，西湖大学孙立成院士等在Cu纳米线上担载Keggin型磷钼酸（PMo12，H3PMo12O40），构筑PMo12/Cu团簇异质结催化剂。1）催化剂在HMF电催化加氢还原反应制备2,5-二羟甲基呋喃（BHMF, 2,5-bishydroxymethylfuran），达到超过预期的1 M反应物浓度。在-0.3 V过电势进行电催化还原浓度为1.0 M HMF，PMo12/Cu电催化剂的法拉第效率达到98 %，BHMF的产量达到4.35 mmol cm-2 h-1，性能比Cu作为催化剂更好。2）反应机理和DFT理论计算结果说明，PMo12/Cu异质结界面是电催化反应的活性位点。通过独特的电子结构和几何结构，促进H2O分子解离和还原生成H*，减少还原HMF的反应能垒，因此得到优异的反应活性和产物选择性。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离子溶剂化膜是电化学能源转化和存储器件的关键部分，因此受到越来越多的关注。但是如何得到具有低离子电阻和较高的离子选择性仍然具有非常大的困难与挑战。有鉴于此，西湖大学孙立成院士等通过实验和分子动力学模拟进行结合，对西瓜皮膜进行深入研究，从而提出了一种构筑高性能离子溶剂化膜的方法。1）通过使用纤维素纤维和果胶的协同作用构筑的连续氢键和微孔结构使得西瓜皮膜的皮下组织在室温的1M KOH饱和溶液中具有282.3 mS cm-1的离子导电率。2）微孔通道内部的羟基官能团和负电官能团增加西瓜皮膜的甲酸盐渗透阻力，这对于CO2电化学还原非常关键。限域在三维微孔聚合物内的质子供体和负电性基团的这种设计理念为发展CO2电化学还原的高性能离子化膜提供灵感。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
