MAX 相：電催化生物質升級的強力推動者

生物質是地球上最豐富的可再生資源之一。通過催化轉化，生物質能夠升級爲一系列燃料和化學品，這些燃料和化學品能夠替代傳統的化石資源，從而在實現“碳達峰和碳中和”目標方面發揮關鍵作用。

一組中國科學家開發了一種具有單原子厚鈷層的新型 MAX 相，實現了 5-羥甲基糠醛（HMF）氧化與析氫的高效電催化。這項工作已在《化學工程雜誌》上發表。

MAX 相是一類層狀三元金屬碳化物或氮化物，由於其出色的結構多樣性、機械性能和應用潛力，作爲結構材料受到了極大的關注。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所（NIMTE）的張建教授團隊與該所的黃慶教授團隊以及蘇州大學的李有兵教授合作，將具有高催化活性且性價比高的過渡金屬鈷引入 MAX 相的 A 位。

所獲得的 V2(Sn2/3Co1/3)C MAX 相在鹼性電解質中充當高效電催化劑，用於 HMF 氧化及析氫。在雙電極系統中，於 1.60 V 歷經 6 小時，實現了生物質 HMF 的完全轉化，2,5-呋喃二甲酸（FDCA）的產率達 94.4％。

另外，在 100 mM HMF 電解液中，FDCA 的生成速率達到 8.02±0.64 mmolFDCA⋅gcat.-1⋅h-1，遠超衆多傳統的電催化劑和熱催化劑。

密度泛函理論（DFT）計算表明，A 位的 Co-Sn 協同作用有利於 HMF 的吸附和電催化轉化，進而將 MAX 相從結構材料轉變爲功能材料。

再者，HMF 能夠極大地抑制 MAX 相的表面重構和競爭式析氧反應。因此，即使在苛刻的 1 M KOH 鹼性電解質中電解後，MAX 相的結構仍完好無損。

生物質升級的卓越電催化性能和結構穩定性表明 MAX 相在能源存儲、綠色催化和其他具有挑戰性的化學環境中的應用具有巨大的潛力。