无溶剂法合成介孔MoO3-V2O5/Al2O3催化剂用于糠醛液相选择性氧化制备马来酸酐

为解决生物质平台化合物高效转化难题，研究人员通过无溶剂固态研磨法开发了介孔MoO3-V2O5/Al2O3催化剂，在液相中实现糠醛41%马来酸酐收率，揭示了Mo/V摩尔比与Al2O3载体的协同作用机制，为生物基化学品绿色合成提供新策略。

　　

随着化石资源枯竭与环境问题加剧，利用可再生生物质制备高值化学品成为研究热点。糠醛作为农业废弃物衍生的平台化合物，其氧化产物马来酸酐(MA)是合成树脂、医药的重要原料。然而现有工艺依赖苯或丁烷等石化原料，且气相反应需400-450°C高温，存在能耗高、污染大等问题。虽然液相氧化可降低能耗，但现有催化剂存在选择性低、稳定性差等瓶颈。

英国利物浦大学研究团队在《Applied Catalysis A: General》发表研究，通过无溶剂固态研磨法将MoO₃和V₂O₅分散于介孔Al₂O₃中，开发出高效25Mo₁VA催化剂（25 mol% Mo-V负载，Mo/V=1）。采用PXRD、Raman、XPS等技术表征催化剂结构，通过设计实验优化反应参数，并运用热重分析探究失活机制。

3.1 催化剂表征
PXRD与Raman证实催化剂仅含正交相V₂O₅晶相，Mo物种呈高度分散状态。XPS显示表面V含量随煅烧温度升高而增加，600°C时达2.2%，且存在Al-O-M界面相互作用。N₂吸附显示介孔结构保留，25Mo₁VA比表面积248 m²/g，孔径3.5-5.7 nm。

3.2 催化性能研究
优化条件下（100°C, 2 MPa O₂, 4 h），25Mo₁VA实现95%糠醛转化率和41% MA收率，显著优于单一金属催化剂（V₂O₅仅4% MA）。机理研究表明反应通过C₅位氢抽提路径主导，2(5H)-呋喃酮和5-乙酰氧基-2(5H)-呋喃酮为关键中间体。

催化剂再生与稳定性
五次循环后MA收率降至14%，热重分析显示28%质量损失源于表面碳沉积。经600°C再生后活性恢复至40%，证实积碳是可逆失活主因。

该研究创新性地通过绿色合成方法构建Mo-V-Al三元协同体系，为生物质基MA生产提供了低温高效催化方案。其意义在于：1）开发无溶剂工艺减少废弃物；2）阐明金属分散度与酸性载体协同效应；3）建立催化剂再生策略。未来可通过调控活性位点微环境进一步提升选择性与稳定性。