方文浩課題組報道乙酰丙酸氫解雙功能釕基催化劑
為了緩解日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和全球能源危機(jī)，研究者們開始尋求開發(fā)新的綠色可再生資源利用方案。乙酰丙酸是廉價易得的可再生生物質(zhì)基平臺分子之一，其氫解產(chǎn)物γ-戊內(nèi)酯被認(rèn)為是一種最具開發(fā)利用價值的生物質(zhì)衍生化學(xué)品，可作為食品添加劑、燃料添加劑，綠色溶劑、尼龍中間體等。乙酰丙酸氫解的反應(yīng)路徑復(fù)雜，加氫與脫水相生相克，導(dǎo)致中間體副產(chǎn)物較多。如何調(diào)諧催化劑中加氫位點(diǎn)與脫水位點(diǎn)的雙功能作用是乙酰丙酸催化氫解制γ-戊內(nèi)酯的關(guān)鍵科學(xué)問題。
圍繞上述問題，我院方文浩課題組選擇加氫性能優(yōu)異且價格較低的貴金屬Ru作為活性組分，設(shè)計了一種兼具加氫位點(diǎn)和路易斯酸性位點(diǎn)的Ru/(AlO)(ZrO)n雙功能多相催化劑，可在水相、低溫、低壓條件下高效催化轉(zhuǎn)化乙酰丙酸制γ-戊內(nèi)酯。該小組通過調(diào)變載體Al/Zr摩爾比、焙燒溫度、氫氣預(yù)還原溫度等手段，獲得到了高分散的金屬態(tài)Ru納米粒子，負(fù)責(zé)乙酰丙酸C=O基團(tuán)與游離H2分子的吸附、活化與轉(zhuǎn)化；通過調(diào)變(AlO)(ZrO)n載體的路易斯酸比酸度能夠控制反應(yīng)中間體4-羥基戊酸脫水閉環(huán)生成γ-戊內(nèi)酯的速率。更為重要的是，富電子態(tài)的Ru0粒子與載體酸性位點(diǎn)之間存在著強(qiáng)相互作用，協(xié)同提升了γ-戊內(nèi)酯的收率。在120°C和1MPa H2條件，Ru/(AlO)(ZrO)n催化劑可在水相中完全轉(zhuǎn)化乙酰丙酸為γ-戊內(nèi)酯（收率達(dá)100%），且催化劑能保持良好的循環(huán)穩(wěn)定性。該工作對于生物質(zhì)選擇加氫雙功能催化劑的設(shè)計制備具有指導(dǎo)意義。
相關(guān)研究成果以“Hydrogenation of levulinic acid to γ-valerolactone over bifunctional Ru/(AlO)(ZrO)n catalyst: Effective control of Lewis acidity and surface synergy”為題發(fā)表在Molecular Catalysis上（https://doi.org/10.1016/j.mcat.2020.111097，影響因子：3.687，中科院化學(xué)二區(qū)）。論文的第一作者為我院2018級碩士生陸耀威，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。該工作獲得了國家自然科學(xué)基金、云南省“青千”、“優(yōu)青”及“后備人才”項(xiàng)目，云南大學(xué)“青年英才計劃”以及云南大學(xué)研究生科研創(chuàng)新基金的資助。
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com