ZnS纳米晶高选择性光催化5-羟甲基糠醛至2,5-二甲酰基呋喃的突破性研究

《ChemSusChem》：Highly Selective Photocatalytic Conversion of 5-Hydroxymethylfurfural to 2,5-Diformylfuran by ZnS Nanocrystals

本研究针对5-羟甲基糠醛（5-HMF）光催化氧化过程中2,5-二甲酰基呋喃（DFF）选择性低、易深度氧化生成副产物（如5-甲酰基-2-呋喃甲酸、2,5-呋喃二甲酸和马来酸）的难题，开发了立方相ZnS纳米晶（7–8 nm）催化剂，实现了DFF选择性和收率均达99%的突破，为生物质高值化转化提供了新策略。

　　

通过尺寸为7-8纳米的硫化锌（ZnS）纳米晶体，研究人员成功实现了5-羟甲基糠醛（5-HMF）向2,5-二甲酰基呋喃（DFF）的高选择性光催化转化。特别值得注意的是，立方晶相的ZnS纳米晶体表现卓越，使得DFF的选择性和收率双双达到99%的极高水准。为了深入探究其高效背后的机理，研究团队综合运用了光电性质分析、淬灭实验、原位电子自旋共振（ESR）测量以及理论计算等多种先进技术。研究发现，立方相ZnS纳米晶体具有适中的吸附并活化氧气（O₂）的能力，这一特性有效抑制了5-HMF深度氧化生成副产物的反应路径，从而显著提升了DFF的选择性。这项研究为生物质衍生平台分子的精准转化提供了新的催化剂设计思路。