摘要
2，5-呋喃二甲酸（FDCA）能够取代石油衍生物对苯二甲酸合成一些精细化学品，其前驱体5-羟甲基糠醛（HMF）能够通过生物质衍生物果糖简单合成，因此由HMF合成FDCA这一反应被广泛关注。相比于传统的热催化合成，电催化合成的方式不需要苛刻的反应条件的同时还能得到非常高的转化率和产率。本文制备了一系列新型Ni基双金属催化剂用于HMF电催化氧化，并研究了其表面结构特征以及电催化性能和反应机理，以下是主要工作： （1）通过水热法在Ni3S2纳米片上掺杂金属Mo，合成了Ni-MoSx/NF纳米花，Mo的引入使Ni能够有效地被氧化为高价态形式，提升了其氧化还原能力。电化学表征发现Mo掺杂使电极材料的双电容增大到了13.07mFcm-2。极化曲线显示Ni-MoSx/NF的起始电位仅为1.27V，并且在1.51V就可以达到10mAcm-2的电流密度。Ni-MoSx/NF通过极化曲线得到的Tafel斜率仅为25.347mVdec-1，证明电子结构优化后催化剂有着较快的电子转移速度。高效液相色谱（HPLC）显示HMF氧化有近乎完全的转化率和99%的产率，多次循环测试也展示出了该催化剂较稳定的性质，进一步研究发现该催化剂还对尿素水解（UOR）有一定的催化性能。 （2）通过水热法合成了由S2-调控的双层金属氢氧化物纳米片NiMoS-LDHs。SEM证明S阴离子掺杂所生成的NiMoS-LDHs催化剂有着更加疏松的表面结构，可能是S2-替换了原有层间的部分CO32-阴离子，改变了原始催化剂NiMo-LDHs的层间距离。极化曲线显示，掺杂后的NiMoS-LDHs催化剂起始电位为1.45V，低于NiMo-LDHs材料和发生析氧反应（OER）时的起始电位。并且通过比较发现NiMoS-LDHs的Tafel斜率最低，仅为54.18mVdec-1，这表明NiMoS-LDHs材料在HMF中有着较快的电子转移速率，而该材料较大的双电容值也证明发生HMF氧化比OER反应更有优势。EIS表征显示掺杂后的催化剂有了更大的电导率和更快的电荷转移速率。通过HPLC测算可以得到，NiMoS-LDHs有着100%的转化率和98%的产率，多次循环测试进一步表示此催化剂有着稳定的化学性质，并且该材料也对UOR展现出了一定的催化性能。
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