基于水滑石二维材料构筑多重界面结构

责编:北京市多级结构催化材料工程技术研究中心|发布日期:2021-03-19 |阅读次数:195

随经济快速发展,化石资源日益枯竭,开发和利用可再生资源对社会可持续发展具有重要意义。5-羟甲基糠醛HMF是一种来源广泛的生物质平台化合物,因其含有C=OC-OHC=C键等多个性质活泼的官能团,通过催化加氢反应可转化为多种高附加值下游产品。然而HMF加氢过程中存在复杂的反应网络,仅C=O加氢获得产物为2,5-二羟甲基呋喃DHMF,之后C-OH二次氢解可依次生成5-甲基糠醇MFA2,5-二甲基呋喃DMFDMF中的C=C可进一步加氢2,5-二甲基四氢呋喃(DMTHF在上述产物中,DMF因其辛烷值较高、凝固点低的优点可作为生物燃料使用,DHMF因其结构特点可用于合成聚氨酯泡沫,人造纤维或树脂。显然,为获得高产率的DHMFDMF,要控制HMFC=O键的选择性加氢及C-OH键氢解深度同时不发生呋喃环加氢。因此,如何设计催化剂的结构以实现多官能团选择性的灵活调控最终获得多种高产率的单一产物是一个极具挑战性的问题。北京市多级结构催化材料工程技术研究中心李殿卿教授和冯俊婷教授课题组近年来一直围绕着复合金属氢氧化物(简称LDHs开展研究基于LDHs层板金属阳离子以原子水平高度分散的特点以及组成元素的多样性,将活性组分阳离子(Cu2+Co2+构筑为LDHs前驱体,构筑出了金属-氧化物界面和金属-金属界面协同的多重界面催化剂。实际应用在5-HMF加氢反应中,我们发现确实单一界面不能满足多个连续反应步骤的需要,金属-氧化物界面在C=O加氢/氢解步骤起作用,金属-金属界面在C=C键加氢反应步骤中起作用,多元界面的协同更有利于控制反应的方向和深度。这一工作为生物质能选择性催化剂的合理设计提供了一个新的视角。