铈锆磷酸盐与造纸添加剂协同催化废弃纸基高效制备5-羟甲基糠醛（HMF）的创新策略

本研究突破性地利用环境友好的铈锆双金属磷酸盐催化剂，实现废弃纸张高效转化为高附加值平台化合物5-羟甲基糠醛（HMF），产率高达61.6%。该体系通过Br?nsted酸（Ce提供）和Lewis酸（Zr提供）的协同作用，结合造纸添加剂CaCO3的催化促进效应，为固体废弃物资源化提供了创新性生物精炼策略。

　　

亮点

材料和试剂

磷酸二氢铵（H₆NO₄P，分析纯，99%）、八水合氧氯化锆（ZrOCl₂·8H₂O，分析纯，98%）、六水合硝酸铈（CeN₃O₉·6H₂O，99.5%）、五水合氯化锡（SnCl₄·5H₂O，分析纯，99%）、氯化钠（NaCl，分析纯，99.5%）和四氢呋喃（THF，分析纯，99%）购自上海麦克林生化科技有限公司。活性炭来自天津富晨化学试剂厂。所有化学品均为分析纯，无需进一步纯化。

不同催化剂对纸张转化为HMF的影响

废弃纸是典型固体废弃物，将其转化为HMF可减少填埋量、降低环境污染并实现资源化利用。与传统HMF原料（果糖和葡萄糖）相比，废弃纸具有来源广泛、成本低廉的优势。如图1a所示，三种不同废纸（废纸-1：印刷纸；废纸-2：纸巾；废纸-3：报纸）在Ce₁Zr₂P催化剂作用下均表现出显著差异的HMF产率，其中印刷纸因纤维素含量最高而获得最优转化性能。

结论

研究表明，多种磷酸盐催化剂可高效催化废弃纸转化为高附加值HMF。铈与锆展现出卓越的协同催化效应，其构成的双金属磷酸盐能有效解聚废纸中高结晶度纤维素纤维并选择性生成HMF。表征显示Ce₁Zr₂P催化剂的最低B/L酸比有助于提升HMF选择性并抑制副反应。该工作为固体废弃物的高值化利用提供了绿色催化新范式。