铜钯双金属催化剂还原糠醛到2-甲基呋喃

生物质是重要的可再生能源，在应对全球气候变化、保护生态环境等方面发挥着重要的作用。电催化加氢由于其绿色、安全、温和的反应条件，被认为是新一代的生物质转化路径。

然而，由于电催化加氢是在水系体系中进行，电催化水解析氢不可避免的成为了电催化加氢的有力竞争反应，降低了电催化加氢反应的法拉第效率；且在加氢过程中，缺乏控制加氢产物的手段和对反应机制的了解，最终造成反应效率低下。

蒙纳士大学张杰副教授和武汉科技大学黄亮副教授合作，以生物质平台分子糠醛为研究对象，通过在传统铜催化剂中引入钯，成功提高了在温和pH下对产物2-甲基呋喃的选择性。

作者以MOF作为前体，通过高温煅烧得到拥有较高比表面积的铜催化剂，而后进一步通过置换反应得到铜钯双金属催化剂。相比于传统铜催化剂，铜钯双金属催化剂提高了产物2-甲基呋喃的选择性和电流密度，降低了反应过电位。在pH=2.9的条件下，2-甲基呋喃的法拉第效率达到75%。对照试验表明2-甲基呋喃的生成和糠醇的生成是竞争关系，两者均由糠醛得到。

同时，原位拉曼和同位素标记实验表明，钯的引入增强了催化剂表面的吸附氢，改善了糠醛在催化剂表面的吸附方式，从而提高了2-甲基呋喃的选择性。DFT计算也表明双金属催化剂能有效降低从反应中间体到2-甲基呋喃的电化学反应自由能，有利于2-甲基呋喃的生成，从而提高其选择性。

最终，该铜钯双金属催化剂在电催化糠醛选择性加氢中表现出高活性和对2-甲基呋喃的高选择性。该工作为设计用于生物质选择性加氢的电催化剂提供了一种新策略。