高校强强联手！中国科学院和天津大学等机构合作发表EES（IF=32）
论论资讯 ｜ 2024-04-21 ｜
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Energy and Environmental Sciences
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Multi-site catalysis of high-entropy hydroxides for sustainable electrooxidation of glucose to glucaric acid
Wu X.; Zhao Z.-J.; Shi X.; Kang L.; Das P.; Wang S.; Chu S.; Wang H.; Davey K.; Zhang B.; Qiao S.-Z.; Gong J.; Wu Z.-S.
Published：2024-01-01
DOI：10.1039/d4ee00221k
在当今社会，我们面临着诸多环境问题，其中包括资源的有限性和可持续性。在这种情况下，如何利用可再生资源进行高效能、环保的化学反应成为研究的重要领域。然而，在葡萄糖氧化反应中，由于缺乏适合的催化剂，制约了相关技术的发展。
研究内容
最近发表在《能源与环境科学》期刊上的一项研究引起了广泛关注。这项研究题为《高熵氢氧化物的多位点催化作用可持续电化学氧化葡萄糖制备葡萄糖酸》。研究团队报道了一种新型、多位点、协同作用的催化剂，采用缺陷丰富的高熵FeCoNiCu层状双氢氧化物纳米片生长在镍泡沫上。他们展示了该催化剂在葡萄糖氧化反应中具有极高的活性和稳定性，导致在电流密度为100毫安/平方厘米时，电位仅为1.22伏特相对于可逆氢电极（RHE），同时葡萄糖转化率约为100％，葡萄糖酸产率超过90％。研究还发现，Cu-Co桥促进了羟基的脱氢作用，Cu-Cu桥促进了碳上羟基的脱氢形成醛基，而Cu-Ni桥促进了醛基的氧化生成羧基，展示了高熵氢氧化物的多位点协同催化的重要优势。研究团队还建立了一种节能的混合流动电解池，将葡萄糖氧化反应与硝酸盐还原反应（NO<sub>3</sub><sup>−</sup>RR）结合起来，只需1.07伏特和1.32伏特的应用电压，即可分别实现10和100毫安/平方厘米的电解电流密度，同时低成本生产葡萄糖酸和NH<sub>3</sub>。
研究意义
这项研究的创新之处在于利用高熵氢氧化物的缺陷丰富性质，为可持续、环保的葡萄糖氧化反应提供了一种实用的设计方案。这对于研究人员和制造商在可再生生物质的高附加值化学品电催化转化方面具有重要意义。这一发现有望推动相关领域的技术发展，为解决环境问题和促进可持续发展做出贡献。
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