ChemSusChem:高效贵金属催化剂氧化5-羟甲基糠醛的研究进展

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随着社会对化石资源需求的增加以及全球对环境保护的重视,可再生资源的发展引发了众多研究。生物质资源是一种可收集和运输的可再生资源。近年来,生物质及其衍生物能够催化转化生成高附加值化学品。5-羟甲基糠醛(HMF)被认为是最具潜力的多功能生物质平台化学品之一。HMF的分子结构包括醛基、羟甲基和呋喃环,在催化作用下可发生选择氧化、开环和加氢等一系列反应。通过有效的氧化途径将HMF升级为高附加值产品,对生物质产品创造巨大的经济价值起着重要作用。此外,它还减少了对化石燃料的依赖,满足了环境友好的要求。


在多相催化剂中,贵金属催化剂对HMF氧化具有优异的催化活性,因此得到了广泛的研究。然而,贵金属催化剂在工业应用中存在耐久性差、反应体系对环境不友好等问题。因此,开发和应用具有定制结构的贵金属催化剂、多金属合金系催化剂和具有理想电子结构的载体将有助于提高催化性能。本文综述了近年来HMF催化氧化制备高附加值产品的研究进展,深入研究了在贵金属催化体系中HMF氧化为高附加值产品的途径以及不同贵金属的作用机理。在价格、产品、氧化途径和机理方面将金、铂、钯、钌、银五种贵金属进行了详细的对比,结果如下:金具有最高的催化活性,但需要强碱条件或者大量碱性位点存在,与金催化剂相比,铂、钯和钌催化剂具有更温和、更环保的催化条件,而银催化的HMF氧化途径单一。此外,从反应原理的角度总结不同贵金属催化剂性能的影响因素。最后,为贵金属在催化HMF氧化方面的发展提供建议:贵金属与其他非贵金属材料结合,形成多金属合金体系;通过各种环保手段使贵金属材料均匀分布在载体表面,形成大量有利于HMF氧化的活性位点。这有利于利用贵金属材料的高催化活性,同时减少贵金属的使用,降低催化剂的成本。同时,需要开发贵金属催化剂来催化更多的HMF氧化途径,生产更多类型的高附加值产品。为生物质基HMF氧化产物的制备及贵金属催化剂的工业应用提供有价值的参考。



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文信息

Research Progress of Highly Efficient Noble Metal Catalysts for the Oxidation of 5-Hydroxymethylfurfural

Haocheng Xu, Dr. Xiaoyun Li, Wenxuan Hu, Zhihao Yu, Huanran Zhou, Yameng Zhu, Dr. Lefu Lu, Prof. Chuanling Si


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202200352




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