编辑推荐：
不饱和醛中 C=C 键氢化困难，研究人员制备纳米片结构 Ni-Al2O3催化剂，探究其对不饱和醛选择性氢化作用。结果显示，该催化剂可大幅降低 C=C 氢化能垒，产率达 99.9%，在工业应用方面潜力巨大。
在化学合成领域，不饱和醛的氢化反应一直是个棘手的难题。不饱和醛常用于生产药物、香料和聚合物，对其进行氢化，能得到饱和醛，不仅能增强产品稳定性，还能减少对环境的危害。其中，C8- 醛在聚合物材料制备和特殊溶剂领域有着重要应用，备受关注。
从化学反应原理来看，C=C 键氢化在热力学上比 C=O 键氢化更具优势，其氢化能垒比 C=O 键氢化低 100kJ/mol。然而，α-β 不饱和醛的共轭效应却让这两种键的氢化能垒变得相近。更麻烦的是，C=C 键通常位于分子内部，周围基团产生的空间位阻限制了它与氢气的反应活性。以 2 - 乙基己烯醛为例，其 C=C 键氢化能垒比部分构型的 C=O 键氢化能垒高出 28kJ/mol。这就导致在实际反应中，很难高选择性地得到目标氢化产物，还容易产生副反应。
为了解决这些问题，研究人员尝试了各种方法。有的通过优化活性金属的结构和电子效应，利用共轭效应降低氢化能垒的相似性，但双金属系统对电子结构的修饰效果并不理想，不饱和醛的选择性通常只有 80% 左右。还有的从载体设计和氢化位点优化入手，虽然取得了一定进展，比如固体受挫路易斯对位点能使不饱和醇的选择性大于 90%，但制备过程复杂，难以大规模生产，而且反应速率慢，往往需要在高温（150°C 以上）下进行。
在这样的背景下，来自多个研究机构的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们致力于制备一种新型催化剂，以实现不饱和醛中 C=C 键的高效选择性氢化。研究人员利用微流体系统，成功制备出具有暴露 {100} 晶面和羟基的纳米片结构 Ni-Al2O3催化剂。
研究人员为开展这项研究，使用了多种关键技术方法。他们运用高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）对氧化铝载体的晶体平面暴露情况进行观察分析；通过原位红外（IR）光谱结合模拟，揭示氢化产物的配位环境和氢化能垒；还借助 X 射线吸收光谱等技术进行相关测量。
下面来详细看看研究结果。
- 催化剂设计：利用微流体系统制备出具有纳米片微观结构的氧化铝载体，通过 HR-TEM 观察到 Al2O3载体独特的晶面暴露情况。这种暴露的高能 Al2O3晶面对于实现高效电子转移和建立强金属 - 载体相互作用（SMSI）至关重要。
- 电子转移与能垒降低：原位表征和密度泛函理论（DFT）计算表明，Al2O3的 {100} 晶面诱导了 SMSI，使得 Ni 粒子出现显著的低配位情况，促进了 Ni 的电子转移。这一过程将 C=C 氢化能垒从 3.12eV 大幅降低至 1.79eV。
- 羟基环境的作用：羟基环境有利于 C=O 键的有效吸附，加速了反应进程，同时还能使产物快速脱附。在制备 2 - 乙基己醇的改性反应条件下，该催化剂的产率高达 99.9%。
研究结论表明，研究人员成功利用具有暴露 {100} 晶面和羟基的纳米片结构 Ni-Al2O3催化剂，构建了不饱和醛的定向吸附位点和氢化催化位点，系统地揭示了大分子不饱和醛中 C=C 双键高效选择性氢化的机制。在协同催化过程中，通过电子转移和羟基环境的共同作用，显著提高了 C=C 的氢化速率，实现了氢化过程的高效解耦。与传统方法相比，这种协同催化有效避免了活性和选择性之间常见的权衡问题，能够实现 2 - 乙基己烯醛的高活性半氢化和全氢化。而且，微流体制备技术相比复杂的载体修饰方法，更易于实现快速工业化。
这项研究意义重大。它为不饱和醛的选择性氢化提供了一种全新的策略和高效的催化剂，解决了长期以来困扰该领域的难题，大幅提高了目标产物的产率和选择性。同时，其简单的制备方法有利于大规模生产，在工业应用方面展现出巨大的潜力，有望推动相关产业的发展，为药物、香料和聚合物等行业提供更优质、高效的生产途径。该研究成果发表在《Applied Catalysis A: General》上，为化学合成领域的发展注入了新的活力，也为后续相关研究提供了重要的参考和借鉴。
