氧化石墨烯-WO3-ZrO2界面位点在酸催化中的关键作用：面向可持续生物柴油生产的表面酸性工程

《Surfaces and Interfaces》：The Critical Role of Graphene Oxide-WO?-ZrO? Interfacial Sites in Acid Catalysis: Surface Acidity Engineering for Sustainable Biodiesel Production

本研究报道了一种新型石墨烯氧化物（GO）锚定的WO3-ZrO2杂化催化剂（W(0.2)-Zr(0.8)/GO），通过界面工程构建独特的Zr/W–O–C键，产生超高表面酸度（666.2 μmol NH3/g）和分级孔隙结构（20.26 m2/g，5.2 nm），在温和条件下（95°C，1 h）实现99.13%的生物柴油转化率，且可循环使用5次以上，为绿色燃料生产提供了创新解决方案。

　　

研究空白与GO-WO₃-ZrO₂设计的理论基础

虽然WO₃-ZrO₂是一种已知的固体酸，但其催化效能常常受到团聚和有限比表面积的阻碍，限制了可及酸性位点的密度。相反，氧化石墨烯（GO）已成为一种卓越的载体，但其应用常常面临合成复杂性和稳定性挑战。本研究的科学前提是，将WO₃-ZrO₂与GO进行合理整合，将创造出一种超越各组份简单加和效果的协同结构。

催化剂制备与技术

给定量的八水合氯氧化锆（ZrOCl₂·8H₂O）溶解在去离子水中，并用磁力搅拌器混合。然后向溶液中加入氢氧化铵（NH₄OH）直至pH达到9。下一步，用去离子水在滤纸上冲洗混合物，直至流出的洗涤水呈中性pH。过滤后的物质在110°C的烘箱中干燥24小时。得到的粉末是ZrO(OH)₂。然后将ZrO(OH)₂溶解在乙醇中并混合1小时。接着，将给定量的磷钨酸（H₃PW₁₂O₄₀）和聚乙烯醇（PVA）加入到混合物中。

XRD分析

采用X射线衍射（XRD）在2θ范围10-80°内测定合成复合材料的结晶度、纯度以及存在的晶相。五种合成催化剂的XRD图谱如图2所示。图2（a）对应W(0.0)-Zr(1.0)，揭示了ZrO₂的四方相和单斜相，分别由参考代码96-152-5706和96-900-5834鉴定。四方相和单斜相ZrO₂的存在表明是一种混合相结构。

结论

本研究成功展示了一种设计节能、可重复使用催化剂W(0.2)-Zr(0.8)/GO的新方法，用于低温生产生物柴油。通过使用氧化石墨烯（GO）作为功能性载体，我们不仅提高了催化剂的整体性能，而且为理解特定界面位点的作用提供了基础性见解。

关键发现，由全面的定量数据支持，如下：

独特的界面位点工程：