具有层次结构的多孔氧化钽作为高效催化剂，可实现葡萄糖高效转化为5-羟甲基糠醛（HMF）

高效转化葡萄糖为5-羟甲基糠醛（HMF）是生物质高值化利用的关键反应，但水稳定催化剂设计仍具挑战。本研究通过溶胶-凝胶法结合相分离合成多级孔Ta?O?，高温煅烧后形成氧空位主导的酸位点（形成焓<25 kJ/mol），在均相水-MIBK两相体系中，1.0 wt%葡萄糖溶液在170℃下实现70.8% HMF产率及96.5%选择性，20.0 wt%溶液产率达8.0×10?2 mol·h?1·kg?1，展现高实用性与可扩展性。

　　

将葡萄糖高效转化为5-羟基甲基呋喃（HMF）是实现基于碳水化合物的生物质资源化、进而合成高价值平台化学品的重要反应。然而，设计出具有优异效率且耐水性的催化剂仍然是一个重大挑战。在本研究中，通过溶胶-凝胶法并结合相分离技术制备了具有层次孔结构的氧化钽。随后在超过600°C的温度下进行煅烧，使氧化钽干凝胶发生结晶，从而形成了路易斯酸位点和布伦斯特酸位点。电子自旋共振（ESR）分析表明，这些酸位点源自氧空位，其特征是形成焓相对较低（约25 kJ/mol）。所得氧化钽在水相反应条件下表现出优异的热稳定性和耐水性。值得注意的是，在170°C的温和条件下，该催化剂从1.0 wt%的葡萄糖溶液中能够以96.5%的选择性生成70.8%的HMF；而从20.0 wt%的葡萄糖溶液中，在水-MIBK双相体系中，HMF的产率为8.0 × 10^-2 mol h^-1 kg^-1。这种优异的催化性能凸显了氧化钽材料在实际且可扩展的HMF生产中的巨大潜力。