综述：生物燃料生产中的催化加氢脱氧技术：催化剂、机理与工艺

这篇综述系统总结了生物质（废弃生物油脂和木质纤维素）通过催化加氢脱氧（HDO）转化为生物燃料的最新进展，聚焦金属催化剂设计（如可还原金属氧化物、硫化物、磷化物）、反应机理（HDO/DCO2/DCO路径）及工业化流程（预处理-HDO单元-分离）。特别探讨了活性位点理性调控、载体协同效应（酸性/形貌）和原位表征技术，为绿色能源开发提供理论指导。

　　

设计合成金属催化剂

生物燃料生产的核心在于高效HDO催化剂的开发。可还原金属氧化物（如MoO₃）和硫化物（如NiMoS）因优异的脱氧活性成为研究热点。贵金属（Pd/Ru）虽活性高但成本受限，非贵金属（Co/Ni）通过磷化、碳化改性可显著提升稳定性。例如，离子液体前驱体原位合成的MoS₂在油相HDO中展现出独特优势，其暴露的硫空位可选择性断裂C-O键。

催化剂载体效应

载体不仅影响金属分散度，更通过酸碱协同调控反应路径。介孔分子筛（如SBA-15）的高比表面积促进传质，而ZrO₂的氧空位可增强金属-载体电子转移。酸性载体（如HZSM-5）能同步催化异构化，将直链烷烃转化为高辛烷值的支链产物。

生物质加氢转化机理

以棕榈酸甲酯为模型化合物时，HDO路径通过金属位点吸附活化H₂，逐步脱去甲氧基生成C₁₆烷烃；而纤维二糖需先酸解为葡萄糖，再经脱水加氢生成C₅-C₆烷烃。竞争反应DCO₂会导致碳损失，因此调控H₂分压和酸性位点比例至关重要。

工业化流程与挑战

NExBTL工艺采用固定床反应器，在260°C/5MPa条件下将废弃油脂转化为航空燃料。但木质纤维素预处理能耗高、催化剂结焦失活仍是瓶颈。未来需开发多功能催化剂，结合原位表征（如operando XRD）揭示真实反应界面动态过程。

结论与展望

生物燃料的规模化应用亟待突破催化剂寿命和成本限制。通过机器学习辅助筛选双金属组分、设计核壳结构抗烧结催化剂，以及开发温和条件下串联反应工艺，将推动零碳能源的产业化进程。