生物质能是储存在生物体内的化学能,是目前有望代替化石能源的可再生含碳能源,在发展绿色经济、解决能源危机和保护生态环境等方面具有巨大的发展前景。5-羟甲基糠醛（HMF）是生物质平台化合物之一,通过氧化还原反应可生成一系列高价值的化工产品和生物燃料,因而被人们称为“沉睡的巨人”。2,5-呋喃二甲酸（FDCA）是HMF的高附加值氧化产物之一,在工业上可用来合成绿色可降解塑料。相比于传统催化氧化还原方式,电化学催化是一种绿色高效的转化方式,温和的反应条件、可控的反应速率、无额外添加氧化还原试剂以及简单的操作平台等优势使其受到研究者的广泛关注,也被应用于HMF选择性氧化制备FDCA。作为HMF电化学氧化反应（HMFOR）的核心,Ni基催化剂展现出巨大的潜力,相关的HMFOR反应机理以及催化剂结构与性能之间的构效关系的研究具有重要研究意义。本文通过以氮化镍材料为催化剂,系统研究了其催化HMF电氧化的性能、反应路径以及氧化机理。其主要内容如下:（1）以葡萄糖为碳源在泡沫镍基底上原位生长了碳包覆氮化镍纳米片（Ni3N@C）材料。包覆碳层不仅能有效维持Ni3N的片状结构,增加其稳定性与活性位点,还能调控Ni3N的电子结构,提高其本征催化活性。将Ni3N@C用于HMF电催化氧化反应,其法拉第效率高达99%,FDCA的产率也稳定在98%左右,连续6次循环电解后仍具有良好的催化活性。同时,Ni3N@C具有良好的氢析出性能,在氢析出反应（HER）与HMF氧化反应组成的两电极系统中,驱动10 m A cm-2的电流密度仅需要1.46 V的槽压,表明Ni3N@C可有效实现氢能与高附加值化合物的同时生产。针对HMF氧化路径不清晰的问题,本工作首次利用原位和频共振光谱（SFG）对HMF电催化氧化的路径进行了探究,证明了HMFCA是该反应条件下主要的反应路径。（2）通过各种原位和准原位分析方法（XANES,Raman,EIS,XPS）探究了Ni3N催化HMF氧化的活性物种和反应机理,即催化剂表面Ni2+在电的作用下氧化成Ni3+,吸附水中的OH-后形成活性物种Ni3+N（OH）ads;活性物种与HMF分子自发反应后回到Ni2+状态,HMF分子被氧化。催化剂材料在整个过程中不断发生着Ni2+和Ni3+之间的动态演变。另外,通过分析对比不同碱浓度下HMF的反应速率和反应产物分布特点,发现高OH-浓度环境有利于Ni3+的生成,也有利于HMF分子在电极表面的吸附,从而提高整个氧化反应的速率。本文通过对氧化机理和碱浓度影响的研究,加深了对HMF电催化反应的理解。