Electrocatalytic Selective Oxidation of 2，5-Bis（hydroxymethyl）furan to 2，5-Furandicarboxylic Acid over Pt/a-C Nanomaterials

doi:10.7503/cjcu20260070

Abstract

Abstract:

2，5-Furandicarboxylic acid（FDCA）， as a key biomass-derived platform chemical， has attracted considerable attention for its green synthesis. In this study， 2，5-bis（hydroxymethyl）furan（BHMF）， which exhibits higher stability than 5-hydroxymethylfurfural（HMF）， was used as the feedstock. Pt/amorphous carbon（Pt/a-C） nanomaterials were employed as the catalyst to achieve efficient electrocatalytic oxidation of BHMF to FDCA under mild conditions（1.45 V vs. RHE， room temperature and ambient pressure）. The results show that Pt nanowires are uniformly loaded onto the amorphous carbon support via Pt-C bonds， forming a strong interfacial interaction. Pt/a-C exhibits a 220 mV negative shift in onset potential compared to commercial Pt/C， with a Tafel slope of 34.63 mV/dec and a significantly reduced charge transfer resistance. At an applied potential of 1.45 V（vs. RHE）， the FDCA yield reached 92.80% with a Faradaic efficiency of 91.45%， and the performance remains stable after five cycles. Mechanistic investigation reveals that the reaction follows a dual-pathway parallel mechanism： BHMF is converted FDCA via either 2，5-diformylfuran（DFF） or 5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid（HMFCA）， both ultimately proceeding through 5-formyl-2-furancarboxylic acid（FFCA） to FDCA. The synergistic effect between the Pt active sites and the support promotes the reaction kinetics. This study provides a new strategy for the green synthesis of biomass-based FDCA.

Key words: 2, 5-Bis（hydroxymethyl）furan, 2, 5-Furandicarboxylic acid, Electrocatalytic oxidation, Pt/amorphous carbon, High-value utilization of biomass

CLC Number:

O646

TrendMD:

YANG Yang, QIAN Jun, DENG Peifeng, XU Chenhui, LIU Jialun, LI Yatai, YANG Zhenzhen, FU Mingchen, ZHANG Genlei. Electrocatalytic Selective Oxidation of 2，5-Bis（hydroxymethyl）furan to 2，5-Furandicarboxylic Acid over Pt/a-C Nanomaterials[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(8): 20260070.

Figures/Tables 9

References 25

[1]	Bender M. T.， Yuan X.， Goetz M. K.， ACS Catal.， 2022， 12（19）， 12349—12368
[2]	Chen C.， Zhou Z.， Liu J.， Appl. Catal. B： Environ.， 2022， 307， 13598—13612
[3]	Liu X.， Leong D. C. Y.， Sun Y.， Green Chem.， 2020， 22（19）， 6531—6539
[4]	He Y.， Zhu B.， Wang F.， Xiong J.， Akram M. A.， J. Mater. Chem. A， 2023， 11（26）， 14284—14293
[5]	Luo R.， Li Y.， Xing L.， Wang N.， Zhong R.， Qian Z.， Du C.， Yin G.， Appl. Catal. B： Environ.， 2022， 311， 1569—1575
[6]	Luo R.， Li Y.， Wang N.， Zhong R.， Xing L.， Zhu L.， Wang Y.， J. Phys. Chem. C， 2023， 127（10）， 4967—4974
[7]	Zhou P.， Liu X.， Chen Z.， Tang C.， Zhao X.， Zheng J.， Ge R.， Duan H.， Adv. Funct. Mater.， 2025， 35（35）， 359—368
[8]	Zhang J.， Shen Y.， Wu Z.， Zhang X.， Kang J.， Wu Y.， Zhang S.， Chen S.， Wang G.， Zhang H.， Yin H.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2025， 64（13）， 5664—5679
[9]	Li J.， Qiu R.， Zhang S.， Peng L.， Dong Y.， Jiang Y.， Li Y.， Adv. Mater.， 2025， 37（10）， 2569—2581
[10]	Liu Y.， Ma H. Y.， Lei D.， Lou L. L.， Liu S.， Zhou W.， Wang G. C.， Yu K.， ACS Catal.， 2019， 9（9）， 8306—8315
[11]	Zhu B.， Chen C.， Huai L.， Zhou Z.， Wang L.， Zhang J.， Appl. Catal. B： Environ.， 2021， 297， 557—569
[12]	Zhu B.， Wang Q.， Wang J.， Yu X.， Zhang J.， Chen C.， ChemSusChem， 2024， 18（4）， 1358—1364
[13]	Li Z.， Tian J.， Yan J.， Ma B.， Chen L.， Zhao C.， ChemSusChem， 2025， 18（14）， 556—579
[14]	Xiong J.， Wang F.， Zhu B.， You K.， Wu S.， Jin P.， Feng L.， J. Mater. Chem. A， 2024， 12（24）， 14491—14500
[15]	Liu P.， Huai L.， Zhu B.， Zhong Y.， Zhang J.， Chen C.， Green Chem.， 2024， 26（9）， 5377—5385
[16]	Zhou B.， Li Y.， Zou Y.， Chen W.， Zhou W.， Song M.， Wu Y.， Lu Y.， Liu J.， Wang Y.， Wang S.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2021， 60（42）， 22908—22914
[17]	Han X.， Geng L.， Guo Y.， Jia R.， Liu X.， Zhang Y.， Wang Y.， Green Chem.， 2016， 18（6）， 1597—1604
[18]	Zhang H.， Zhang R.， Zhang W.， Gu B.， Tang Q.， Cao Q.， Fang W.， Appl. Catal. B： Environ.， 2023， 330， 566—578
[19]	Zheng X.， Li C.， Mao H.， Liu X.， Guo Y.， Wang Y.， Ind. Crops Prod.， 2022， 186， 114—129
[20]	Li C. C.， Na Y.， Chem. J. Chinese Universities， 2021， 42（9）， 2896—2903
	李晨晨，那永. 高等学校化学学报， 2021， 42（9）， 2896—2903
[21]	Hui C. Y.， Xu C. H.， Yang Y.， Liu J. L.， Li Y. T.， Guo Z. G.， Yang Z. Z.， Zhang G. L.， Chem. J. Chinese Universities， 2025， 46（8）， 20250126
	惠辰洋，徐晨晖，杨洋，刘佳伦，李亚太，郭振国，杨真真，张根磊. 高等学校化学学报， 2025， 46（8）， 20250126
[22]	Zhang M. W.， Zhou J.， Wang Z. Y.， Chem. J. Chinese Universities， 2025， 46（9）， 20250109
	张明文，周杰，王兆宇. 高等学校化学学报， 2025， 46（9）， 20250109
[23]	Ding G.， Yu Y.， Yan D.， Zhang J.， Shuai L.， Chen L.， Liao G.， Adv. Funct. Mater.， 2025， 33（23）， 265—279
[24]	Tong G.， Zheng K.， Feng Z.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2025， 64， e202512175
[25]	Huang R. L.， Liu C.， Zhang K. L.， Nano⁃Micro Lett.， 2026， 18（5）， 2—14

Catalyst	S_BET/（m²·g^-1）	Average pore size/nm
Pt/a⁃C	206.43	6.19
Pt/C	148.29	9.26
a⁃C	202.17	5.06

Catalyst	S_BET/（m²·g^-1）	Average pore size/nm
Pt/a⁃C	206.43	6.19
Pt/C	148.29	9.26
a⁃C	202.17	5.06