《Coordination Chemistry Reviews》刊发我院游波教授关于异相电催化剂催化生物质精炼的最新综述

12月18日，我院游波教授团队受《Coordination Chemistry Reviews》期刊邀请，为其“Rising Stars 2023”专刊撰写的 “Heterogeneous Electrocatalysts from Nanostructures to Single Atoms for Biomass-derived Feedstocks Upgrading”论文正式发表。

文章系统综述了用于生物质衍生物电催化精炼的多尺度（3D、2D、1D、0D和单原子）异相催化剂的研究进展，包括纳米尺度效应、生物质衍生物类型、不同尺度电催化剂的合成方法、电催化氧化和还原升级反应过程，同时也指出该领域面临的挑战与展望。

目前在异相电催化剂的合成过程中，纳米尺度效应（尺寸和形貌）已被广泛研究。这些在纳米和原子水平上的合成方法确保了原子的高利用效率、活性位点的优化配置和电催化剂的特定选择性，从而显著提高了它们的电催化性能。

此外，生物质衍生物因其快速再生且可降解的特性，已成为生物燃料和化学工业的宝贵替代原料。相较于传统生物质转化中涉及的热催化转化，电化学精炼过程为生物质资源的利用提供了一种更为环保、更低能耗的替代方案。该过程能够将丰富但未得到充分利用的生物质资源转化为高价值的商业化产品。

基于上述背景，该综述首先阐述了纳米尺度效应与生物质衍生物分类，包括纳米结构和电子结构变化对材料反应活性的影响，以及生物质主要成分（纤维素、半纤维素、木质素）和常见衍生物（乙醇、甘油等）的特性与转化过程，为后续研究提供理论基础。同时详细介绍不同尺度的电催化剂合成方法和最新进展，包括其结构特点和制备过程，涵盖3D多孔电催化剂、2D纳米片电催化剂、1D纳米线电催化剂、0D纳米颗粒电催化剂和单原子电催化剂。继而探讨多尺度异相电催化剂在上述生物质衍生物中的电催化氧化和还原反应过程，在氧化升级中，分析一元醇（乙醇）、多元醇（乙二醇、甘油、葡萄糖）、呋喃类化合物（HMF、糠醛）、生物聚合物（木质素、甲壳素）等在不同电催化剂作用下的氧化反应及产物；在还原升级中，阐述呋喃类化合物（HMF、糠醛）、含氧芳烃（愈创木酚、苯酚）、羧酸（乙酰丙酸、草酸、芳香醛）等的还原反应及生成的高价值化学品。最后综述分析了该领域在催化剂合成策略，反应机理，理论计算方法以及实际应用中所面临的挑战和应对方法，强调通过结合实验、原位/操作光谱表征和理论模拟来探索潜在的结构-性能相关性，以推动生物质电催化精炼技术的发展。

华中科技大学为该工作的第一完成单位及通讯单位，化学与化工学院博士研究生祝志巍为论文第一作者，游波教授为该论文唯一通讯作者。该研究工作得到了国家重点研发计划（2021YFA1600800）、国家自然科学基金（22005147）等项目的支持。

论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854524007458