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我院孟格博士在国际顶级期刊J. Am. Chem. Soc.发表学术论文

添加时间:2023年05月31日 浏览:

木质素是木质纤维素生物质中含量的芳香族聚合物,具有由C-C/C-O键连接的苯丙基单元其中芳醚键的比例高50-85%因此,通过C-O裂解进行木质素的解聚引起了人们的较多关注,该方法也为从天然生物质资源中获得高附加值化学品提供了一种有效途径。近几十年来,已经发展出多种不同的催化转化方法实现木质素解聚,包括加氢裂解、氧化裂解和非氧化还原裂解。然而,由于木质素结构复杂,且具有多种转化路径,实现C-Oβ-O-4)键的高效和高选择性裂解仍然是一个巨大挑战。此外,在众多芳香族单体产物中,具有Cα=Cβ侧链的单体更后续的功能化利用,因而更有价值,然而,解聚过程中形成的不饱和C=C键在传统催化剂和高温高压环境下具有较高的加氢、氧化或者缩合活性从而难以保留。因此,开发一种高效的非贵金属催化剂,在惰性气氛下高效生产侧链不饱和单体仍面临挑战。近年来,单原子催化剂(SACs)由于具有接100%的金属原子利用率和独特的电子结构,对多多相反应表现出优异的催化活性单原子催化的概念也为木质素分解高效催化剂的设计开发提供了巨大的机会。此外,据报道,Lewis位点可以促进木质素解聚效率,然而其催化或助催化机制仍不明确因此设计一种同时包含单原子金属位点Lewis位点的多功能催化剂来协同催化木质素解聚以实现高活性和芳香单体选择性是一种有效策略。

 

基于以上分析孟格博士清华大学王定胜教授吴玉龙教授以及华南理工大学岳凤霞教授课题组合作通过基于层状双金属氢氧化物(LDHs阴离子插层和二维(2D限域策略设计合成了种以MgO为载体且同时负载Mo单原子和Al Lewis位点的多功能催化剂Mo1Al/MgO并将其应用在N2气氛下桉木木质素解聚反应当中Mo1Al/MgO催化剂对松柏醇γ甲醚芥子醇γ甲醚的选择性达到92%,同时具有良好的循环稳定性。密度泛函理论(DFT)计算和对照实验进一步表明,甲醇参与条件下,Mo1-O5单原子中心与邻近的Al Lewis酸位点的协同催化作用使侧链不饱和单体产物的产率和选择性大幅提高。研究将单原子和Lewis酸位点结合起来,在更安全和低成本的生物质催化体系中获得高附加值产品,并为生物炼制工业的催化剂设计提供了一定的理论指导。这一成果近期发表Journal of the American Chemical Society (DOI: 10.1021/jacs.3c04028)孟格博士为第一作者,澳门新葡平台网址8883为第一完成单位岳凤霞吴玉龙、王定胜为共同通讯作者。

 

原文链接:https://doi.org/10.1021/jacs.3c04028


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