双金属MOF-74与其衍生材料的构筑及其电催化生物质的高效转化性能
徐鑫, 景春雪, 陈玉贞
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250046
为开发在温和条件下高效、高选择性氧化5-羟甲基糠醛(HMF)的多功能催化材料和反应体系,构筑了双金属有机框架(BMOF)材料及其衍生材料,用于低电压下的HMF电催化氧化。采用溶剂热法合成了双金属CoNi-MOF-74,并采用2种方式制备相应的催化材料。其一,对CoNi-MOF-74进行热解处理,制得石墨碳层包覆、碳基体稳定的CoNi合金(CoNi@C)纳米颗粒;其二,在电催化过程中,CoNi-MOF-74发生原位水解反应,生成相应的氢氧化物(CoNi(OH)2),进而将其作为电极材料使用。研究发现,当Co、Ni的物质的量之比设定为1∶3时,所制备的Co1Ni3-MOF-74材料在800 ℃进行热解处理后,生成的Co1Ni3@C在低电位下对HMF电催化氧化表现出优异的催化活性和高的2, 5-呋喃二甲酸(FDCA)选择性(87.26%)。而Co1Ni1-MOF-74(Co、Ni物质的量之比为1∶1)电解时原位生成的Co0.5Ni0.5(OH)2对中间产物5-(羟甲基)呋喃-2-羧酸(HMFCA)具有很高的选择性(88.59%)和高转化率。这主要得益于衍生材料较好的孔隙结构、Co和Ni双金属之间的协同作用和石墨碳的良好导电性。
关键词: 金属有机框架材料, 非贵金属, 电催化, 生物质转化, 5-羟甲基糠醛氧化

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