由于工作电势较低（~0.1 V），5-羟甲基糠醛 (HMF) 的非经典阳极制氢对于具有增值化学转化的节能制氢非常有吸引力。然而，由于缺乏关键中间体的直接证据，反应机理仍不清楚。

在此，深圳大学骆静利教授，符显珠教授，Jianwen Liu利用原位拉曼光谱和红外光谱、同位素追踪和密度泛函理论计算深入探讨了详细机制。

文章要点

1）研究人员观察到 HMF 在碱性介质中形成两种独特的可相互转化的 Gemdiol 中间体：5-(二羟甲基)呋喃-2 甲醇阴离子 (DHMFM⁻ ) 和二价阴离子 (DHMFM²⁻ )。

2）DHMFM²⁻ 很容易通过 H⁻ 转移氧化产生 H₂，而 DHMFM⁻ 很容易通过 H⁺ 转移氧化产生 H₂O。电势的增加大大促进了 DHMFM⁻ 氧化速率，使 DHMFM⁻ ↔ DHMFM²⁻ 平衡向 DHMFM− 方向移动，从而减少阳极 H₂ 的产生直至其终止。

这项工作捕获了导致醛产生氢气的关键中间体 DHMFM²⁻，揭示了设计更高性能系统的关键点。

参考文献

Fu, G., Kang, X., Zhang, Y. et al. Capturing critical gem-diol intermediates and hydride transfer for anodic hydrogen production from 5-hydroxymethylfurfural. Nat Commun 14, 8395 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-43704-2

https://doi.org/10.1038/s41467-023-43704-2