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Metal corrosion often leads to material failures and substantial economic losses. However, by applying corrosion engineering principles to copper to construct a highly active CoCu catalyst, Chunlin Chen and co-workers were able to electroreduce the bio-based 5-hydroxymethylfurfural to a highly valuable furan diol, effectively turning a challenge into an opportunity.
全球每年因腐蚀造成的经济损失高达7000亿美元，我国工信部《工业绿色发展规划（2016-2020）》指出腐蚀总损失约占GDP的5%。腐蚀的防护极其重要，但如何利用腐蚀现象“变害为利”则可产生意想不到的重大创新。生物质作为地球上最丰富的可再生碳资源，其高值化转化对实现"双碳"目标具有战略意义。5-羟甲基糠醛（HMF）是连接天然生物质与下游精细化学品的关键“桥梁”分子，通过其转化可以生产出多种可替代传统石油基化学品的高附加值的绿色化学品。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所张建研究团队一直聚焦呋喃类生物质高效转化的催化技术研究与产业化应用，在5-羟甲基糠醛（HMF）催化合成、氧化、加氢、醚化、胺化、开环等领域发表论文/专利150余件，通过2项科技成果鉴定/评价，孵化国家高新技术企业1家。团队创造性地利用金属自发腐蚀现象，发展了一系列通高性能催化电极。近日，过钴离子增强腐蚀诱导策略，在泡沫铜基底上构建出具有微线阵列结构的CoCuMW/CF电极，实现了生物基HMF的绿色高效电催化转化。相比传统的热催化路线，该电化学方法具有反应条件温和、水作为氢源以及无需氢气等优势，为可再生资源的高值化利用开辟了新的路径。
本文所制备的催化电极具有丰富活性位点，实验及理论计算表明，CoCu界面能够显著降低HMF氢化过程中的反应能垒，提升催化性能。该电极在-0.5 V（相对于可逆氢电极）的条件下，能够实现95.7%的HMF转化率和85.4%的BHMF收率。
此项研究得到了国家自然科学基金（22072170和U23A20125）,浙江省重点研发计划（2021C03170）和宁波市科技局（2019B10096）等项目的支持。
【原文链接】https://www.cell.com/chem-catalysis/current
https://www.cell.com/chem-catalysis/fulltext/S2667-1093(24)00468-8