随着化石燃料的过度使用，能源与环境问题日益严峻。木质纤维素作为一种碳中性、不可食用且可再生的原料，在替代化石燃料和化学品生产方面潜力巨大。催化转移加氢（CTH）是实现木质纤维素衍生化学品绿色高效转化的重要路径，而高性能催化剂是这些反应高效稳定进行的关键。单原子催化剂（SACs）因高金属利用率和可精准调控的配位环境而备受关注，其性能很大程度上取决于载体性质。以传统有机聚合物为载体制备SACs时通常需高温碳化，导致其功能基团流失，削弱了金属-载体相互作用，进而影响所得SACs的催化性能。

近日，天津科技大学司传领教授、王冠华教授、隋文杰副教授和庞泰然博士等人报道了一种可持续策略，无需碳化就能合成以氮功能化木质素基酚醛树脂（N-LPR）为载体的Pd SACs，用于木质素衍生醛的CTH。

首先，作者以氨水作为氮源和催化剂，借助乙醇/水分级法降低木质素异质性，同时调整木质素添加比例进一步优化N-LPR形态，采用简单的Stöber法将高分子量木质素组分（L3）转化为具有独特纳米链状结构、高比表面积和丰富胺基位点的N-L3PR-50%载体，该载体在室温下就能直接实现Pd单原子催化剂的负载。

随后，以水为溶剂、甲酸为氢源，作者对比了Pd@N-PR和Pd@N-L3PR-50%催化香兰素还原制备2-甲氧基-4-甲基苯酚的反应，发现后者具有显著提升的催化活性和选择性。进一步优化反应条件，确定在80°C、5h的温和条件下催化剂对高浓度底物也有良好催化效果，且循环使用5次后性能稳定。此外，该催化剂对多种木质素衍生醛都有较好的催化活性。

通过DFT计算，作者发现Pd@N-L3PR-50%对甲酸的吸附能力更强，更易将甲酸转化为自由氢，且对香兰素中醛基的吸附选择性高，反应能垒更低，以上结果均归因于非碳化方法所保留的催化剂表面丰富的胺基和独特的Pd-N配位环境。

在该工作中，司传领教授团队开发的方法结合了木质素分级和氨的双重作用，修饰酚醛树脂结构，制备出性能优异的Pd@N-L3PR-50%催化剂。该工作实现了以聚合物材料为载体的SACs非碳化合成，为设计高效SACs提供了新平台，推动了木质素及其衍生物的高价值转化和可持续利用，在生物质催化转化领域具有广阔的应用前景。

Non-Carbonized Pd Single-Atom Catalyst Supported on Lignin-Functionalized Phenolic Resin for Potent Catalytic Transfer Hydrogenation of Lignin-Derived Aldehydes

Tairan Pang, Zhenglong Xue, Guanhua Wang, Junkai Li, Wenjie Sui, Chuanling Si

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202503195