寧波材料所在電合成柔性生物基二元酸方面取得重要進(jìn)展

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】生物基呋喃聚合物因其五元環(huán)結(jié)構(gòu)比六元苯環(huán)結(jié)構(gòu)更小，通常比石油基同類聚合物具有更好的氣體阻隔性能和機(jī)械特性。然而，呋喃環(huán)的剛性平面共軛結(jié)構(gòu)限制了下游衍生品的柔韌性和可加工性，從而限制了其應(yīng)用場景。以2,5-呋喃二酸(FDCA)為例，對(duì)其呋喃環(huán)進(jìn)行加氫，生成四氫呋喃二甲酸(THFDCA)，可以顯著降低呋喃環(huán)的結(jié)構(gòu)剛性，并產(chǎn)生兩個(gè)手性碳原子，在特種高分子、功能膜、涂料、手性藥物等領(lǐng)域具有潛在重要應(yīng)用。然而，F(xiàn)DCA加氫合成THFDCA難度大(圖1b，route1)，依賴貴金屬催化劑，同時(shí)反應(yīng)溫度和壓力要求高，亟需探索更加溫和高效的合成方法。
 

　　中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所非金屬催化與生物基單體智造團(tuán)隊(duì)長期從事呋喃生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，五年前聯(lián)合浙江糖能科技有限公司共同完成全球首例5-羥甲基糠醛(HMF)加氫制取四氫呋喃二甲醇(THFDM)的百噸級(jí)生產(chǎn)示范。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了THFDCA的高效合成。
 

　　近期，該團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了采用電催化策略從THFDM高效合成THFDCA。通過控制熱解類金屬有機(jī)框架(MOF)前驅(qū)體在鎳泡沫上構(gòu)建了鎳鈷雙金屬氧化物微米片(NiCoMS/NF)，在100 mM底物濃度下實(shí)現(xiàn)了95.2%的THFDCA產(chǎn)率，并采用原位拉曼光譜和旋轉(zhuǎn)圓盤電極(RRDE)技術(shù)探討了反應(yīng)機(jī)理和析氧反應(yīng)(OER)競爭機(jī)制。這種基于簡單催化劑制備和高效氧化技術(shù)的THFDCA合成策略，有望成為電合成領(lǐng)域的新熱點(diǎn)，并肇啟在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用探索。
 

　　相關(guān)成果以“Large-diameter hexagonal NiCo bimetallic oxides micron sheets for synergistic electro-synthesis of THFDCA”為題發(fā)表于Journal of Energy Chemistry(10.1016/j.jechem.2025.09.021)上。寧波材料所王秋舸、余瀟、盛浩云為共同第一作者，張建研究員和諶春林研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、寧波材料所所長基金等項(xiàng)目支持。
 

圖1 THFDCA的應(yīng)用領(lǐng)域與合成路線