在“双碳”目标和绿色化学理念推动下，利用可再生生物质资源构筑高效电化学反应体系，实现高附加值化学品的协同制备，成为当前能源与材料领域的重要研究方向。然而，如何在同一电解体系中实现氧化与还原反应的高效耦合，对电极材料的结构设计与界面调控提出了更高要求。

近日，我院杨述良/于珈团队与我院郑世胜、李剑锋教授团队合作在天然木材衍生多孔碳基电极用于配对电催化的研究中取得新进展，相关成果以“Interface-Engineered NiCo Sites on Natural Wood-Derived Porous Carbon Substrate for Efficient Paired Electrocatalysis” 为题发表在《Science China Materials》上，并被遴选为期刊前封面文章。

团队以天然松木为前驱体，通过氮掺杂碳化构筑保持原始分级孔道结构的三维导电骨架，并在其上原位电沉积NiCo双金属纳米片，成功制备了一种自支撑双功能电极。得益于木材固有的连续传质通道、氮掺杂增强的金属–载体相互作用，以及Co对Ni电子结构的精准调控，该电极在同一电解体系中实现了生物质平台分子5-羟甲基糠醛（HMF）高选择性氧化制2,5-呋喃二甲酸(FDCA)与硝基苯高选择性还原制苯胺的协同进行。在两电极体系中，该成对电催化系统仅需1.7 V的电池电压，即可同时获得~99%的阳极FDCA法拉第效率和~92%的阴极苯胺法拉第效率，显著优于传统析氢反应耦合体系。原位拉曼、电子顺磁共振(EPR)及密度泛函理论(DFT)计算结果表明，Co的引入有效稳定高价Ni3+活性物种，优化反应中间体吸附，并显著降低关键反应能垒，从而实现高效、稳定的双向反应协同。该工作充分展示了天然木材衍生结构在构筑高性能自支撑电极中的独特优势，为生物质升级与有机电合成的深度耦合提供了新的材料设计思路和机制认知，对绿色化学与可持续电化学制造具有重要参考价值。

我院2024级博士研究生邝俊华为本论文第一作者，同时该工作也得到了我院本科生叶航勇、李子凡、王子焱的积极参与。杨述良教授、于珈助理教授、郑世胜助理教授与李剑锋教授为论文共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金项目（T2293692, 22525042, 22021001和22373080）、福建省自然科学基金项目 (2025J08010)、厦门市自然科学基金（3502Z202471009和3502Z202472001）、中央高校基本科研业务费（20720240054）以及厦门大学南强青年学者计划、小米青年人才计划/小米基金的资助。

全文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s40843-025-3815-0

（图/文 储能学系）