以5-羟甲基糠醛（HMF）为原料的电合成被认为是实现生物质衍生高价值化学品的一种绿色策略。由于HMF的分子结构比较复杂，了解HMF在电催化剂上的吸附/催化行为对于生物质基电合成具有重要意义。同时，通过调节反应分子的吸附能可以对电催化进行调节。单原子催化剂（SACs）已被广泛设计用于各种反应。正SA与氧化物载体之间的电子相互作用会导致不同原子位点的电子密度重新分布。而金属原子的空间隔离可以调节反应底物和中间体的吸附能，从而加速反应过程。
有鉴于此，湖南大学邹雨芹教授报道了通过引入Ir单原子中心对HMF在Co3O4上的吸附行为进行了研究和优化。
文章要点
1）研究人员采用浸渍法制备了Ir-Co3O4电催化剂。研究人员通过高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）证实了Ir原子尺度的色散，STEM能量色散X射线能谱（EDX）元素图谱显示，Co、Ir和O原子在Ir-Co3O4中分布均匀。此外，利用X射线吸收近边结构（XANES）和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）揭示了Ir-Co3O4的电子和配位结构。
2）研究发现，与Co3O4相比，Ir-Co3O4电催化剂表现出更强的C=C基团吸附。优化的HMF吸附行为可以显著提高HMF氧化（HMFOR）的电催化性能。实验结果表明，Ir-Co3O4催化剂具有极低的起始电位（1.15 VRHE）和较快的HMFOR反应动力学。此外， Co3O4上的Ir单原子可以增强共轭环状碳环有机物的电氧化性能。
这项工作制备了一种性能优良的HMFOR电催化剂，为通过调节反应物的协同吸附行为来设计高效电催化剂提供了一种新的策略。
参考文献
Yuxuan Lu, et al, Tuning the Selective Adsorption Site of Biomass on Co3O4 by Ir Single Atoms for Electrosynthesis, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202007056
https://doi.org/10.1002/adma.202007056
