方文浩課題組報道5-羥甲基糠醛氧化增值新型釕基催化劑
由可再生的生物質(zhì)資源制備高附加值的綠色化工產(chǎn)品引起了科學工作者的廣泛關注。木質(zhì)纖維素是一種廣泛分布于自然界中的可再生的且儲量巨大的生物質(zhì)資源。從纖維素中獲取的5-羥甲基糠醛被認為是最重要的生物質(zhì)基平臺分子之一，其選擇氧化的產(chǎn)物2,5-呋喃二甲酸已被美國能源部列為新世紀12種最有價值的生物質(zhì)基化學品，可作為石油基對苯二甲酸的替代品生產(chǎn)可再生聚酯塑料PEF，因此具有廣泛的應用前景。貴金屬Au，Pd，Pt，Ru催化劑是5-羥甲基糠醛選擇氧化制2,5-呋喃二甲酸的優(yōu)異催化劑，其中Ru基催化劑的成本最低。盡管如此，該反應需要經(jīng)歷多步氧化過程，反應中間體較多，且大多數(shù)體系需要添加可溶性無機堿，最終導致產(chǎn)物收率偏低，產(chǎn)物的分離提純工藝復雜等難題。因此，發(fā)展在水相、無堿、常壓條件下工作的高效催化體系，是實現(xiàn)5-羥甲基糠醛氧化增值為2,5-呋喃二甲酸的綠色化學途徑。
鑒于上述背景，我院方文浩課題組與川大化工學院敬方梨課題組合作，首次通過一鍋水解沉淀法設計合成了一種以Ru(0)為活性中心的RuxCoy(OH)復合氧化物催化劑。通過調(diào)變Ru/Co摩爾比構筑了含有不同Ru(0)密度以及Co2+/Co3+比例的復合氧化物催化劑，游離的氧分子吸附在鈷氧化物氧空穴上，進而被活化解離為活性晶格氧物種參與催化氧化反應。以水為反應溶劑，以氧氣作為氧化劑，在不添加任何堿助劑，常壓及150℃條件下，所制備的RuxCoy(OH)復合氧化物催化劑能夠?qū)?/span>5-羥甲基糠醛高效地氧化為2,5-呋喃二甲酸，收率可達100%，且催化劑具備優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。該工作對于Ru基氧化催化劑的制備方法和應用范圍具有參考價值。
相關成果以“Base-Free Aerobic Oxidation of 5?Hydroxymethylfurfural on a Ru(0) Center in Cooperation with a Co(II)/Co(III) Redox Pair over the One-Pot Synthesized Ru?Co Composites”為題發(fā)表在化工領域國際著名期刊Industrial & Engineering Chemistry Research（影響因子：3.375，中科院二區(qū)top，https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c00937）。論文的第一作者為我院碩士生高天宇、張浩，通訊作者為方文浩副教授和敬方梨副教授，第一通訊單位為云南大學化工學院。該工作獲得了國家自然科學基金、云南省“青千”、“優(yōu)青”及“后備人才”項目，四川省“青千”，以及云南大學“青年英才計劃”的資助。
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