构筑分子筛双功能催化剂实现高效制备生物燃油

日期： 2021-09-02

浏览次数: 233

来源：中国科学报

近日，中国科学院院士、中国科学院副院长张涛，中国科学院大连化学物理研究所副研究员罗文豪团队和荷兰乌特勒支大学教授Bert M.Weckhuysen合作，设计并构筑具有金属—酸“限域毗邻”结构的分子筛双功能催化剂，实现了无溶剂体系下由纤维素醇解平台分子乙酰丙酸乙酯“一锅法”高效制备戊酸酯类生物燃油的新路线。相关成果发表在《德国应用化学》上。

非粮生物质是一种优质和丰富的可再生碳质资源，可替代传统化石能源生产燃料和化学品。木质纤维素衍生的戊酸酯类生物燃油因其优异的油品性能和兼容性，被认为是新一代高性能生物燃油。制备该生物燃油对减少传统非可再生化石能源的依赖和落实碳达峰、碳中和战略任务具有重要意义。

双功能催化剂的精准构筑和活性位协同作用机制是生物质催化领域的研究前沿。其在生物质催化转化领域应用的核心挑战在于，催化剂合成中往往缺乏在纳米尺度的双功能活性位的精准构筑及其协同作用机制，基于低反应底物浓度的高性能在生物质催化过程中无法实现有效应用，以及极易忽略的生物质转化过程中液相水热等苛刻环境中的催化剂稳定性等问题。

该研究发展出Y型分子筛限域的钌基双功能催化剂，结合多种光谱和电镜表征、探针分子实验证实了金属—酸活性中心在分子筛内部“限域毗邻”结构的精准定制。在催化剂性能上，对比不具备金属—酸活性“限域毗邻”结构的其他金属/分子筛或金属—分子筛简单机械混合的双功能催化剂，优选催化剂在乙酰丙酸乙酯催化转化活性和戊酸酯的收率上呈现至少一个数量级以上的增长，并远远优于目前文献报道催化剂的性能最高值。金属—酸活性位的“限域毗邻”结构是实现乙酰丙酸乙酯高效加氢脱氧制备戊酸酯的关键。此外，Ru/La—Y催化剂中稀土La的引入可进一步促进金属Ru在分子筛孔道内分散，并且稳定分子筛的骨架结构，有效抑制了液相反应过程中的分子筛骨架结构坍塌，维持了分子筛内“限域毗邻”活性结构，实现该催化剂优异的稳定性。该研究将分子筛催化中“越近越好”这一概念首次延伸至生物质催化领域，分子筛定制的“限域毗邻”结构实现“一锅法”高效耦合系列催化反，并将推动工业化生产生物燃油的发展。

上一篇：科学家探索冲击压缩钽的高压行为下一篇：下一个光学原子比咖啡豆还小

Hot News / 相关推荐

低成本镧镍锰氧化物光电探测器，采用多层多伦比金属和 CuI 传输层，适用于环保应用

2026 - 10 - 22

点击次数: 5

来源：X-MOL本文提出了一种环境无害的无铅双钙钛矿光电探测器，其构型为 FTO/PCBM/La2NiMnO6/CuI/碳。拟议设计配置已通过 SCAPS-1D 进行数值分析，通过优化吸收层厚度、受体掺杂、缺陷密度和界面质量，开发出高性能光电探测器。LNMO（鑭镍锰氧化物）作为吸收剂，在可见光近红外区域具有超过 100,000 cm-1 的高吸收系数，并且与 PCBM（苯基 C6...

可控合成及增强的光致变色性能：掺铒WO3纳米神经网络状结构

2026 - 10 - 21

点击次数: 18

来源：X-MOL三氧化钨（WO3）是一种众所周知的光致变色材料，在光照下会发生可逆的颜色变化，使其在智能窗、光存储和传感设备等领域具有广阔的应用前景。本研究通过调控水热反应温度和盐酸浓度，成功合成了一种形貌均匀且可控的WO3神经网络状结构。此外，本研究系统地考察了所制备WO3颗粒的光致变色响应时间，并筛选出响应速度最快的最佳样品。为了显著提升光致变色性能，本研究引入了稀土元素铒（Er）作为掺杂剂。...

Er掺杂BiOCl纳米片通过协同光催化记忆效应和Er掺杂实现优异的CO₂转化性能

2026 - 10 - 21

点击次数: 17

来源：X-MOL为了寻找高效的二氧化碳还原光催化剂，稀土元素掺杂因其独特的电子结构和能级而备受关注，这些特性能够显著提高光吸收和电荷转移效率。本研究采用表面活性剂辅助水热法合成了铒掺杂的二维超薄BiOCl纳米片。铒掺杂不仅抑制了光生载流子的复合，而且进一步增强了BiOCl纳米片的光催化记忆效应。铒掺杂与预先可见光照射诱导的光催化记忆效应的协同作用，极大地调控了BiOCl纳米片的内部电子态。实验和密...

在 N 掺杂碳中工程 Co0–CoOx 界面位点，实现甲醇高效氧化碳酰化为二甲基碳酸酯

2026 - 10 - 20

点击次数: 37

来源：X-MOL追求甲醇氧化羴基化为二甲基碳酸酯（DMC）高效催化剂的努力受限于在传统单基点/混合位点同时激活 CO 和甲醇的动力学挑战。本研究通过对双金属锌/铒-ZIF 进行热解，演示 0 了 Co–CoO x 界面工程策略，以构建 Co@NC 催化剂。系统调节锌/辅导比和热解温度控制纳米颗粒尺寸和氧化态，产生最佳催化剂 Co@NC-4，表现出高 DMC 时空产率（5.9 g DMC g cat...