传统化工塑料高度依赖石油资源，其中5-羟甲基糠醛（HMF）作为极具潜力的生物质平台分子，经氧化生成5-呋喃二甲酸（FDCA），是制造生物基塑料的核心原料。但长期以来，HMF转化制备FDCA的氧化反应路径无法精准调控，转化效率偏低，难以实现工业放大。
针对上述难题，研究团队借鉴电磁炉电磁感应加热原理，快速在电极表面锁定钌镍锰三金属元素催化点位，并以钌元素作为反应“助推器”，加速反应脱质子。同时，采取钌、锰协同调控方法，引导醛基优先氧化，有效规避无效副反应产生过多中间产物。这一创新方法相当于为催化剂装上了“精准导航”，从源头破解了氧化反应路径不受控的难题。
此外，当原料浓度提高时，HMF分子会像面团一样粘在一起形成腐殖质，导致催化剂失效，这也是阻碍技术放大的另一个障碍。为此，研究团队配套设计了新催化剂和流动电解系统，经测试可在工业级的大电流下长期稳定运行。
据悉，该成果给出了生物质转化从实验室走向工厂的完整工程方案，为未来可再生生物质替代石油炼制提供了清晰的理论和实操方向。