Pt/a-C纳米材料电催化2,5-呋喃二甲醇选择性氧化合成2,5-呋喃二甲酸OA

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)作为一种关键的生物质基平台化合物,其绿色合成备受关注.本文以稳定性优于5-羟甲基糠醛(HMF)的2,5-呋喃二甲醇(BHMF)为原料,采用Pt/非晶碳(Pt/a-C)纳米材料为催化剂,在温和条件下(1.45 V vs.RHE,常温常压)实现了BHMF高效电催化氧化制备FDCA.结果表明,Pt以纳米线形式通过Pt—C键均匀负载于非晶碳载体,形成强界面相互作用;Pt/a-C的起始电位较商业Pt/C负移220 mV,Tafel斜率为34.63 mV/dec,电荷转移电阻显著降低.在1.45 V(vs.RHE)电位下,FDCA产率达92.80%,法拉第效率为91.45%,且循环5次后性能保持稳定.机理研究揭示,反应遵循双路径并行机制:BHMF经2,5-呋喃二甲醛(DFF)或5-羟甲基-2-呋喃甲酸(HMFCA)两条路径,最终通过5-甲酰基-2-呋喃甲酸(FFCA)转化为FDCA,Pt活性中心与载体的协同作用促进了反应动力学.