中科院蘭州化學(xué)物理研究所劉琪團(tuán)隊(duì)在《分子催化》刊發(fā)《沉淀劑對Ni-Ce催化劑催化四氫糠醇選擇性加氫開環(huán)性能的影響》一文，研究圍繞生物質(zhì)綠色轉(zhuǎn)化難點(diǎn)，通過更換不同沉淀劑調(diào)控鎳鈰催化劑結(jié)構(gòu)，篩選出高效非貴金屬催化材料，實(shí)現(xiàn)四氫糠醇高選擇性加氫開環(huán)制備1,5-戊二醇。

　　1,5-戊二醇是醫(yī)藥、聚酯、日化領(lǐng)域關(guān)鍵化工原料，傳統(tǒng)生產(chǎn)依賴不可再生石油資源，依托農(nóng)林廢棄物衍生的四氫糠醇制備該化學(xué)品是綠色化工重要方向。現(xiàn)階段貴金屬催化劑成本高昂、穩(wěn)定性欠佳，普通鎳基非貴金屬催化劑又存在C-O鍵斷裂選擇性不足等短板，制約工業(yè)化落地。為此，研究團(tuán)隊(duì)選取草酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、草酸四種沉淀劑，采用共沉淀法制備系列Ni-Ce雙金屬催化劑，系統(tǒng)探究沉淀劑種類對催化劑微觀形貌、孔道結(jié)構(gòu)、表面氧空位及金屬相互作用的調(diào)控規(guī)律。

　　借助XRD、SEM、BET、準(zhǔn)原位XPS、拉曼光譜等多種表征手段，研究證實(shí)以草酸作沉淀劑制備的催化劑晶粒尺寸最小、比表面積最優(yōu)，可生成高含量Ni-V?-Ce界面活性位點(diǎn)與氧空位。在170 ℃、4 MPa氫氣條件下反應(yīng)20 h，該催化劑催化四氫糠醇轉(zhuǎn)化時(shí)，1,5-戊二醇選擇性達(dá)92.8%、收率90.4%，催化性能遠(yuǎn)優(yōu)于另外三類催化劑。工藝穩(wěn)定性測試顯示，最優(yōu)催化劑循環(huán)套用5次后活性無明顯衰減，反應(yīng)前后晶粒尺寸、微觀形貌變化微弱，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性突出。

　　科研人員進(jìn)一步開展工藝參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，明確氫壓、溫度、反應(yīng)時(shí)長對產(chǎn)物收率的影響規(guī)律，探明反應(yīng)機(jī)理：四氫糠醇借助催化劑表面氧空位完成吸附，金屬鎳活化解離氫氣生成活性氫物種，進(jìn)而選擇性斷裂環(huán)醚C-O鍵生成目標(biāo)產(chǎn)物。

　　該成果明晰了沉淀劑調(diào)控鎳鈰催化劑結(jié)構(gòu)-性能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，為低成本、高穩(wěn)定性鎳基催化劑定向設(shè)計(jì)提供新思路，助力生物質(zhì)呋喃衍生物資源化高效利用，推動生物基多元醇綠色產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。