EEM | 湖南大学邹雨芹教授：生物质衍生有机物的电催化价值的最新进展
近日，湖南大学邹雨芹教授在Energy & Environmental Materials上发表题为“Recent Progress on Electrocatalytic Valorization of Biomass-Derived Organics”的综述型论文。第一作者为博士生杨明，通讯作者为邹雨芹教授。
亮点
1.讨论了不同催化剂上生物质分子电催化转化的催化机理，强调了原位表征手段在机理研究中的作用。
2.详细介绍了各种以催化机理为导向，合理设计的高性能生物质转化电催化剂。
3.分析了成对电解以及器件实现中可能存在的问题，指出需要改良的方向以适应工业生产的要求。
引言
现有的能源结构过度依赖于不可再生的化石能源，有效利用可再生能源，替代化石能源，是解决能源问题、实现碳中和的有效途径。生物质能是最有前途的可再生能源之一，因为它是一种潜在的有机碳源，并且可以通过简单的氧化或者还原，得到可以代替化石燃料的生物燃料，或是得到高值的有机化学品。而电催化是一种绿色环保的转化途径，它无需高温高压和氧化还原及剂，并且可以通过风能、太阳能等可持续能源产生的电能来驱动。然而，受到转化率和选择性的限制，电催化生物质转化并未大规模应用到工业生产中。
文章简读由于早期电催化剂转化率与选择性较低，无法满足工业生产的要求，需要设计高效的电催化剂以克服该问题，但催化机理的不明确会给催化剂的改性优化带来很大的难题，因此本文总结了前人的研究工作，分类讨论了以下问题：1）呋喃类化合物在不同电催化剂上的催化机理，以及以此为基础设计的高性能电催化剂；2）呋喃类化合物电催化加氢过程中pH, 底物浓度，施加电位等因素对于加氢路径及选择性的影响；3）甘油电催化氧化在贵金属基与费贵金属基催化剂上的反应路径与反应机理。除此之外，还系统性地分析了成对电解及器件设计中对于经济适用性、电流匹配度、产品相容性、传质、电导率等方面的考虑，明确器件设计对于推动生物质电催化转化的工业化进程的必要性。
总之，生物质分子的升级转化具有很大的发展潜力，而电化学系统提供了一条绿色、高效、直接的转化途径。然而，由于在工业化之前还有许多困难，我们仍然需要付出巨大的努力。对反应途径和机理的研究有助于指导开发高效的催化剂，因此，借助原位表征手段进行更深入，更实时的反应机理研究是很有必要的。此外，需要对反应条件对点催化反应的影响进行更广泛、系统的研究。另外，开发合适的装置和电解体系对工业化进程也至关重要。我们期望在未来，生物质电催化转化将成为一种经济、高效、大规模的绿色合成方法。
图文简介图 1.电催化生物质转化的优势及综述内容概括
文章链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12295
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本文通讯作者为邹雨芹教授，国家优秀青年基金、湖南省优秀青年基金、湖南省“湖湘青年英才”基金获得者，湖南大学“岳麓学者”，博士生导师。2017年获得英国曼彻斯特大学化学博士，同年入职湖南大学化学化工学院。近年来围绕有机分子电催化转化开展了一系列研究，剖析了催化剂与有机分子间作用机制，探究了有机电催化反应路径，并在此基础上，设计了一系列高效催化剂。以第一作者或通讯作者发表SCI论文57篇，包括Nature Catal., Chem, Angew. Chem., Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., J. Energy Chem., Sci. China Chem., ESI高被引论文17篇，热点论文2篇。
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2022年IF 13.443
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