方文浩課題組創(chuàng)制Au基受阻路易斯酸對加氫催化劑選擇還原不飽和醛
高分散于載體表面的納米Au粒子因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在醇類氧化以及烯烴和醛酮加氫反應(yīng)中時常表現(xiàn)出令人意想不到的高活性和高選擇性。但是，潔凈的Au表面卻無法吸附和活化分子氫。有報道指出Lewis酸性氧化物載體（例如ZnO和Fe2O3）負(fù)載的納米Au粒子可以選擇性催化巴豆醛、檸檬醛、肉桂醛等結(jié)構(gòu)簡單的不飽和醛類的C=O基進(jìn)行加氫還原。糠醛是生物質(zhì)基呋喃醛的代表，其加氫產(chǎn)物糠醇是一種高值可再生化學(xué)品，可用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料等眾多領(lǐng)域，應(yīng)用范圍涵蓋化工、農(nóng)林、醫(yī)藥、機(jī)械和建筑等眾多國民經(jīng)濟(jì)核心領(lǐng)域。
目前，從糠醛到糠醇的大宗制備工藝依賴于Adkins催化劑（Cu-Cr復(fù)合氧化物），反應(yīng)需要在高溫（200℃）高壓（100個大氣壓）條件下進(jìn)行。這類途徑能耗大、風(fēng)險高，且會產(chǎn)生含有致癌性的Cr金屬廢液。因此，如何在在常壓低溫條件下綠色高效地轉(zhuǎn)化糠醛到糠醇，是當(dāng)前面臨的科學(xué)挑戰(zhàn)。國際上關(guān)于Au催化的糠醛水相加氫還原體系的研究仍處于空白。
我院方文浩課題組報道了首例糠醛液相催化加氫Au基催化劑。他們通過在γ-Al2O3載體中摻雜少量的CuOx來修飾γ-Al2O3的Lewis酸堿性，可在載體表面誘導(dǎo)產(chǎn)生配位不飽和的Cu+物種，促進(jìn)溶劑異丙醇的催化氫轉(zhuǎn)移。更為重要的是，他們構(gòu)筑了Au顆粒與Cu2O-Al2O3受阻路易斯酸對之間的協(xié)同作用，大幅增強(qiáng)了Au表面對H2的活化與解離，實現(xiàn)了糠醛的高效催化加氫。在120℃常壓H2氣氛下，以異丙醇作為溶劑，糠醇收率可達(dá)100%，且該催化劑具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。該工作對于研創(chuàng)不飽和醛類選擇加氫的Au催化劑具有重要指導(dǎo)意義。
相關(guān)成果以“Performant Au hydrogenation catalyst cooperated with Cu-doped Al2O3 for selective conversion of furfural to furfuryl alcohol at ambient pressure”為題發(fā)表在Green Energy & Environment（影響因子：6.395，https://doi.org/10.1016/j.gee.2020.05.005）。GEE為中國科技期刊卓越行動計劃梯隊期刊，論文第一作者為我院2013級本科生陳俊杰（保送復(fù)旦大學(xué)）和2017級碩士生孫維驍，通訊作者為方文浩副教授，通訊單位為云南大學(xué)化工學(xué)院。該工作獲得國家自然科學(xué)基金 (21603187, 21763031)、云南省“青千”、“優(yōu)青”及“后備人才”項目，以及云南大學(xué)“青年英才計劃”的資助。
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