发布时间：2020-04-09
生物质基平台分子高值转化液体燃料和高附加值化学品被认为是生物质资源可持续利用的重要策略。作为备受关注的新型平台化合物之一，γ-戊内酯不仅能够进一步制备烷烃燃料，还可以作用一种高效的绿色溶剂应用于生物质转化研究之中。生物质基乙酰丙酸是γ-戊内酯合成的主要原料。近年来，乙酰丙酸转化制备γ-戊内酯的非均相双功能催化体系已经获得了长足的发展，然而，传统的研究范式更多地关注于活性金属对该体系催化活性的影响，却忽视了催化剂载体对整体催化性能的潜在效应。
有鉴于此，天津大学环境学院吕学斌/纪娜课题组针对该催化过程的固体酸载体效应进行了详细探讨，首次梳理了此过程的固体酸载体材料体系、细致讨论了固体酸载体对该双功能催化过程（即金属催化与酸催化过程）的活性影响，并详尽分析了其对焦炭沉积、金属烧结、金属浸出与形态转变等稳定性问题的潜在作用。
图1 乙酰丙酸催化合成γ-戊内酯的固体酸载体体系及其酸性位点协同作用
生物质基乙酰丙酸双功能催化合成γ-戊内酯的固体酸载体主要包括金属氧化物、分子筛、有机金属框架（及其衍生物）、酸功能化碳、酸性树脂等催化材料。固体酸载体基于对金属分散性、颗粒尺寸的调节作用实现对金属催化过程的间接控制，通过载体酸性的强度和类型变化实现对酸催化过程的直接控制。此外，固体酸载体还表现出了显著的稳定性影响，具体体现为以下方面：1）不合理的载体酸性可能会加剧中间产物的羟醛缩合形成积碳，调节载体酸性强度与位点位置则能够缓解焦炭沉积；2）酸性水热环境下极易诱发金属的浸出或烧结，而通过调控金属-载体效应可以对其做出有效抑制；3）高温水热反应条件易引发特定氧化物载体的形态转变，通过载体表面基团改性可能实现部分改善。该工作首次对乙酰丙酸双功能催化合成γ-戊内酯的固体酸载体效应进行了述评，这将为乙酰丙酸生物精炼体系发展与γ-戊内酯绿色合成体系创新提供观点借鉴。
相关结果发表在Chemistry–An Asian Journal (DOI: 10.1002/asia.202000006)上，文章第一作者为我院2018级博士研究生于志昊。
文章链接为https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/asia.202000006
（撰稿人：吕学斌；编辑：李云飞）
