木质素作为唯一的天然可再生芳香化合物来源，其高效利用因复杂的聚合结构（尤其是占50-60%的β-O-4键）而受限。传统热催化裂解Cα-Cβ键（键能280-320 kJ/mol）需苛刻条件（高温高压、外加氧化剂如O2），易导致酚类产物过度氧化和碳不平衡。电催化虽条件温和，但现有体系存在瓶颈：依赖有机氧化介质（如TBHP、TEMPO）增加分离难度，或仅获得酸性产物（酚类产率≤56%），且Ni(OH)2催化剂因对OH-和底物吸附弱导致性能不佳（转化率<46.5%）。
针对这一瓶颈，湖南大学邹雨芹教授与南京师范大学李亚飞教授报道了一种富含双空位的氢氧化镍电催化剂（Ni(OH)2−V），可在温和条件下高效、高选择性地实现木质素β-O-4模型中Cα-Cβ键的氧化断裂。该催化剂通过电化学浸出策略引入阳离子与氧双空位，显著提升了OH-和底物2-苯氧基-1-苯乙醇（2-PPE）的吸附能力，降低了反应决速步能垒（Cα-OH → Cα=O），并促进酚类产物及时脱附，有效抑制了过度氧化。在1.40 V vs. RHE条件下，2-PPE完全转化，苯酚和苯甲酸产率分别达85.7%和96.5%，分别是原始Ni(OH)2的2.4倍和2.3倍。该策略成功应用于杨木和玉米秸秆木质素的解聚，芳香单体产率分别达14.24 wt%和19.54 wt%。该催化剂在温和的电催化条件下，成功实现了对木质素β-O-4模型物中Cα-Cβ键的高效、高选择性氧化裂解，同时有效抑制了高附加值酚类产物的过度氧化，为木质素的精准转化提供了全新思路。
结构表征证实双空位的成功构筑
该团队通过多种先进表征技术，系统解析了Ni(OH)2-V催化剂的微观结构，证实了阳离子和氧双空位的成功引入。
图1. Ni(OH)2-V 催化剂的结构表征。图片来源：J. Am. Chem. Soc.
电化学性能测试揭示双空位的催化优势
电化学性能测试结果表明，双空位的引入显著提升了催化剂的本征活性和反应动力学。
图2. 催化剂的电催化性能评估。图片来源：J. Am. Chem. Soc.
机理探究与理论计算阐明双空位的作用机制
为了深入理解双空位的作用机制，研究团队结合了原位实验与DFT理论计算。
图3. 双空位调控催化剂对底物和产物分子的吸脱附能。图片来源：J. Am. Chem. Soc.
图4. 反应路径的DFT理论计算。图片来源：J. Am. Chem. Soc.
木质素解聚应用
2D-HSQC NMR显示反应后β-O-4键（Cα-Cβ）信号消失，证实选择性断裂。杨木/玉米秸秆木质素解聚单体产率14.24/19.54 wt%，酚类占比21.90%/38.30%。
图5. Ni(OH)2-V用于木质素的解聚性能。图片来源：J. Am. Chem. Soc.
总结与展望
本研究成功地通过阳离子/氧双空位工程策略，开发了一种高效、高选择性的 Ni(OH)2-V 电催化剂，解决了木质素解聚中Cα-Cβ键选择性断裂与产物过度氧化的核心挑战。机理研究表明，双空位的协同作用体现在三个方面：（1）优化了催化剂的电子结构，促进了高活性物种 NiO(OH)ads的形成；（2）增强了对反应底物和羟基的界面吸附；（3）大幅降低了速控步的反应能垒，并促进了酚类产物的及时脱附。该催化剂不仅在模型物转化中表现优异（苯酚收率85.7%），在真实木质素（杨木和玉米秸秆）的降解中也取得了高达19.54 wt%的芳香单体总收率。这项工作为生物质转化领域中设计高性能电催化剂提供了可借鉴的双空位工程范式，并为木质素的高值化利用开辟了新的道路。
这一成果近期发表在J. Am. Chem. Soc.上，文章的第一作者是湖南大学博士研究生杨雨露和南京师范大学博士研究生孔令怡。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Dual-Vacancy-Induced Selective Oxidative Cleavage of Cα–Cβ Bonds for the Electrocatalytic Depolymerization of Lignin
Yulu Yang, Lingyi Kong, Zhongcheng Xia, Yuanqing He, Yafei Li*, Shuangyin Wang, Yuqin Zou*
J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 35924–35934, DOI: 10.1021/jacs.5c12841
通讯作者简介
邹雨芹，湖南大学教授，博士生导师，是国家优秀青年基金、国家重点研发计划课题等项目获得者。聚焦有机电催化转化，围绕有机电催化体系的复杂性，揭示了催化剂作用机制，解析了有机分子反应路径，并基于以上认识，设计了新的电催化体系，实现部分有机分子的定向转化。至今，以通讯作者发表SCI论文多篇。
https://www.x-mol.com/university/faculty/66384
李亚飞，南京师范大学化学与材料科学学院教授，博士生导师，常州大学副校长。国家杰出青年科学基金与基金委优秀青年科学基金（结题优秀）获得者，WR计划青年拔尖人才，中国化学会理论化学委员会委员。2002年至2006年在重庆大学材料化学专业学习，获理学学士学位；2006年至2011年在南开大学无机化学专业学习，获理学博士学位；2011年至2013年在美国波多黎各大学化学系从事博士后研究；2013年10月获聘“江苏特聘教授”到南京师范大学化学与材料科学学院工作，2023年8月起在常州大学工作。长期从事能源转换与存储材料的理论研究工作，在Nat.Chem.、Nat.Catal.等国际一流学术期刊发表论文180余篇，他引23000余次，2019年起连续入选科睿唯安“全球高被引科学家”和爱思唯尔“中国高被引学者”。
https://www.x-mol.com/groups/yfli_njnu/people/91160
团队博士后招聘信息
因科研项目需要，湖南大学化学化工学院邹雨芹教授团队招聘博士后研究人员数名，诚邀海内外优秀青年学者加盟！
招聘岗位
根据课题组发展需求，课题组拟招聘博士后若干，鼓励依托课题组申请“博士后创新人才支持计划”、“博士后国际交流计划”及各类研究基金。
现面向海内外诚聘以下方向博士后：
电催化、有机电催化；
有机合成、有机电合成；
电解反应器设计、电解池及电解器件开发；
计算化学。
招聘要求
(1) 申请者须全脱产从事博士后研究。
(2) 近三年博士毕业或即将获得博士学位，年龄35周岁以下（特别优秀者可适度放宽年龄条件），热爱科研，责任感强，积极进取，勇于创新，具有团队精神。
(3) 具有独立思考和创新思维能力，坚实系统的理论基础和宽广的专业知识，良好的中英文阅读和写作能力。
薪酬待遇
(1) 全职博士后薪资待遇由基础待遇和课题组补贴构成，薪资40万起，同时可享受额外的绩效奖励；
(2) 全职博士后在站期间计算工作年限从进站之日起计算，博士后期间经评审后可认定为副研究员。在站期间成果丰富，入选湖南大学“杰出博士后奖”(每年评选一次)者，可直接申请副教授岗位；
(3) 课题组协助申请博士后科学基金、国家自然科学基金及省市各级课题；
(4) 全职博士后在站期间，学校提供博士后公寓或租房补贴，其子女享受我校教职工子女入托、入学待遇；
(5) 博士后出站后，业绩优秀者可以续聘，或根据工作意愿推荐到其他单位；
(6) 此外，毕业两年内的博士，均可享受长沙市两年3万元的生活补助，和6万元的购房补助。
申请流程
(1) 申请人员可随时联系合作导师或向学院提出进站申请。
(2) 有意应聘者请将申请材料发到电子邮箱：邹老师：yuqin_zou@hnu.edu.cn，同时抄送王老师：shuangyinwang@hnu.edu.cn。
(3) 申请材料需要个人简历（含个人基本信息、工作或研究经历、成果发表情况），并注明预计能够进站时间，邮件主题“姓名-应聘博士后”。
(4) 招收流程及材料要求详见网站
http://postdoctor.hnu.edu.cn/info/1007/1411.htm
