生物質是僅次于煤、石油、天然氣的第四大能源，對于緩解化石能源的短缺現狀和環(huán)境污染的問題有重要的意義。生物質衍生的呋喃環(huán)類化合物5-羥甲基糠醛作為重要的可再生化學平臺化合物，被認為是“十大最重要的平臺化學品”之一。它不僅可以作為原料制備汽油、航空煤油、柴油等生物基烴類液體燃料，還可以用于制備藥物和樹脂塑料。因此，生物質催化轉化制備5-羥甲基糠醛成為了科研工作者的研究熱點。在已報道的研究中，大多以強酸、離子液體、貴金屬等作為催化劑，以有機溶劑和離子液體為溶劑體系，有時還需輔以高溫和高壓條件等。因此，制備簡單、低成本且綠色高效的催化劑仍是研究的重點和挑戰(zhàn)。
圖1 Cr/ZrO2催化劑水相中催化果糖制備5-羥甲基糠醛的示意圖 近日，山東科技大學于昊副教授團隊設計了一系列合成方法簡單穩(wěn)定的Cr氧化物改性ZrO2的多相催化劑Cr/ZrO2。表征分析結果表明，Cr/ZrO2催化劑不僅具有較高的結晶度和合適的孔徑，而且酸性也有所提高。Cr的引入與ZrO2表面氧相互作用，從而導致了L酸位點的形成，促進了果糖脫水制備5-羥甲基糠醛。在水相溶劑中，最優(yōu)反應條件下5-羥甲基糠醛的收率為48.8%，選擇性為49.8%，果糖的轉化率為98%。Cr/ZrO2催化劑具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，循環(huán)反應4次后，其活性與目標產物的收率和選擇性變化不大。此外，該催化劑在有機溶劑中同樣有著高效的催化性能，且該催化劑的成本低、綠色環(huán)保，具有工業(yè)化生產5-羥甲基糠醛的潛力。本研究為生物質制備高附加值化學品的催化劑設計提供了新思路，為促進生物質的實際應用和綠色可持續(xù)發(fā)展開辟一條新的途徑。 圖2 Cr/ZrO2催化劑的催化性能圖 論文信息 Chromium Oxide-modified Mesoporous Zirconium Dioxide: Efficient Heterogeneous Catalyst for the Synthesis of 5-Hydroxymethylfurfural Xiaojun Wang, Ni Lu, Yuanyi Fu, Chang Lu, Dr. Meili Guan, Dr. Kunhua Wang, Prof. Hao Yu Chemistry – An Asian Journal DOI: 10.1002/asia.202200653
