Ein Forschungsteam hat Metallkorrosion verwendet, um leistungsstarke Elektroden vorzubereiten und eine effiziente und kostengünstige Verbesserung der biologischen 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) zu ermöglichen. Ihre Studie ist in veröffentlicht in Chem -Katalyse.
Korrosion ist ein gemeinsames Phänomen, das zu materiellem Versagen und wirtschaftlichen Verlusten führen kann. Forscher untersuchen jedoch das Potenzial für vorteilhafte Anwendungen, insbesondere bei der Verbesserung von Biomasse.
Biomasse gehört zu den am häufigsten vorkommenden erneuerbaren Ressourcen der Erde. Durch katalytische Umwandlung kann Biomasse in Kraftstoffe und Chemikalien aufgerüstet werden, die traditionelle fossile Ressourcen ersetzen können und somit eine wichtige Rolle bei der Erreichung von „Spitzen -Kohlendioxidemission und Kohlenstoffneutralität“ spielen.
Inspiriert von der Idee, „Schaden in Vorteile zu verwandeln“, kombinierte das Forschungsteam die spontane Metallkorrosion mit einer effizienten Verbesserung der Biomasse. Sie stellten Cocu-Mikrowire-Arrays auf Kupferschaum (Cocumw/vgl.) Unter Verwendung einer kobalt-Ionen-verstärkten Korrosionsinduktion her.
Die Cocumw/CF-Elektrode ermöglicht eine effiziente elektrochemische Reduktion von HMF auf 2,5-bis (Hydroxymethyl) Furan (BHMF), die in umweltfreundliche Kunststoff- oder Gummiprodukte, hochwertige Derivate und hochwertiger biologisch-biobasierter Basis-Basis und hochwertiger biologischer Basis umgewandelt werden kann Chemikalien durch einfache Methoden.
Darüber hinaus zeigte die vorbereitete Cocumw/CF -Elektrode eine bemerkenswerte HMF -Umwandlungsrate von 95,7% und eine BHMF .
Bemerkenswerterweise betrug die Aktivierungsenergie für die elektrokatalytische HMF-Reduktion 16,6 ± 2,5 kJ · mol-1, signifikant niedriger als bei der Thermocatalyse.
In dieser Studie ergab die Dichtefunktionelle Theorie (DFT) -Berechnungen, dass die Cocumw/CF -Elektrode sowohl für die anfänglichen als auch für die anschließenden Hydrierungsschritte von HMF reduzierte Barrieren der freien Energie aufweist. Diese Verringerung der Energiebarrieren verbessert die katalytische Leistung und die Selektivität für die BHMF -Produktion.
Die Studie fordert herkömmliche Ansichten zu Korrosionsphänomenen in Frage und ermöglicht eine hocheffiziente elektrochemische Hydrierung unter Verwendung von Kupferbasis-Elektrokatalysatoren zum Upgrade von Biomasse zu extrem niedrigen Kosten. Dieser Fortschritt ist vielversprechend für die Beschleunigung von HMF -Elektrohydrierierungsanwendungen.
Die Studie wurde von Prof. Zhang Jian vom Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) der chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) geleitet.
Weitere Informationen:
Bin Zhu et al., Korrosion induzierte Cocu-Mikrorowire-Arrays für eine effiziente Elektroreduktion von 5-Hydroxymethylfurfural, Chem -Katalyse (2025). Doi: 10.1016/j.checat.2024.101259