利用電催化的方式將生物質資源轉化為高附加值燃料與化學品對減少當下化工行業中的碳足跡有着重要意義。5-羥甲基糠醛（HMF）被視為是連接生物質與化學品之間的橋樑，它可通過電化學還原的方式得到聚醚、聚氨酯和聚酰胺的重要前體——2,5-二羥甲基呋喃（DHMF）。然而，在該過程中，往往會伴隨析氫反應（HER）的競爭，從而導致產物DHMF的法拉第效率（FE）下降。為此，HMF的電化學加氫反應會選擇在較高HER過電位的電極（Cu，Ag）上進行。儘管該策略提高了對DHMF的FE，但同時需要在較高的過電位下進行。此外，在較高濃度下（100 mM），由於HMF電化學二聚反應的加劇，導致DHMF的FE和選擇性下降，因此電化學還原HMF在實際場景中的應用仍存在挑戰。
基於此，清華大學段昊泓副教授課題組開發了一種Cu納米線陣列（NWAs）負載的單原子Ru的單原子合金催化劑（Ru1Cu），在較低過電勢下，實現了對HMF的高效電催化加氫製備DHMF。在較高HMF濃度下（50，100 mM），Ru1Cu仍保持了對DHMF較高的FE和選擇性。利用電化學分析技術進行電化學動力學研究，結果表明單原子Ru的引入顯著促進了H2O的解離，而產生的H*通過電催化加氫機理與HMF高效反應後得到DHMF。
