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为解决催化选择性加氢中氢解离协同不足问题，研究人员以 TiO?为载体构建 Pt/WO?/TiO?双位点催化剂。通过界面相互作用形成 Ti3?–Vo 缺陷及 Pt-WO?界面，实现甘油氢解生成 1,3-PDO，揭示界面结构对活性氢物种生成的促进作用，为多功能催化剂设计提供新路径。
在能源与化工领域，甘油作为生物质转化的重要平台分子，其高效转化为高附加值化学品一直是研究热点。1,3 - 丙二醇（1,3-PDO）作为合成聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）的关键单体，在纺织、树脂和医药行业应用广泛。然而，传统甘油氢解反应面临催化剂活性位点协同不足、氢物种利用效率低等问题，导致目标产物选择性和收率难以提升。如何通过催化剂设计调控局部反应微环境，增强氢解离与底物活化的协同作用，成为该领域亟待突破的关键科学问题。
为解决上述难题，新加坡国立研究基金会（NRF）、国家自然科学基金（22478276, 22408253）及山西省科技创新团队专项基金（201705D131028-9）支持的研究团队，开展了双位点催化剂构建及其在甘油选择性氢解中的应用研究。研究团队设计并制备了 Pt/WO?/TiO?催化剂，通过调控载体与活性位点的相互作用，构建富氢微环境以提升催化性能。该研究成果发表于《Applied Catalysis B: Environment and Energy》，为生物质转化领域的催化剂设计提供了新思路。
研究中采用的主要关键技术方法包括：
- 催化剂合成：通过浸渍法将磷钨酸负载于金红石型 TiO?载体，经煅烧制备 WO?/TiO?，再引入 Pt 物种形成双位点结构。
- 结构表征：利用电子顺磁共振（EPR）、氢气程序升温还原（H?-TPR）、X 射线光电子能谱（XPS）及原位漫反射红外傅里叶变换光谱（in situ DRIFTS）等技术，分析催化剂的缺陷结构、电子状态及界面相互作用。
- 理论模拟：结合密度泛函理论（DFT）计算，揭示活性位点对氢解离及 C-O 键活化的作用机制。
催化剂设计与结构表征
研究发现，TiO?载体表面丰富的 Ti3?缺陷位点（Ti3?–Vo）通过强界面相互作用稳定 WO?物种，促进原子级分散的 W 物种及 Pt-WO?界面形成。EPR 和 XPS 结果显示，WO?/TiO?界面处生成 W??物种，与 Ti3?缺陷共同构成双活性位点结构，为 Pt 的分散及氢溢流提供理想环境。
催化性能与作用机制
原位光谱研究表明，Pt/WO?/TiO?催化剂上的异裂氢解离过程生成布朗斯特酸位点（Ptδ+–OH–W?+）及可能的 W?+?H 物种，二者协同激活甘油分子中的 C-O 键。高分散 Pt 位点与 Ptδ+–O–W?+ 簇的协同作用显著提升活性氢物种（H*）的生成效率，形成富氢微环境，促进甘油氢解生成 1,3-PDO。实验结果显示，该催化剂在甘油氢解反应中表现出优异的选择性和转化率，目标产物收率显著高于传统催化剂。
理论模拟与中间体验证
DFT 计算证实，Ptδ+–O–W?+ 界面结构作为本征活性中心，通过降低反应能垒促进 CH?OHCHCH?OH * 中间体的形成。直接氢解机制的提出，揭示了双位点催化剂中氢溢流与底物活化的动态协同过程，为催化剂优化提供了理论依据。
研究结论与意义
本研究通过设计 Pt/WO?/TiO?双位点催化剂，成功构建富氢微环境以增强甘油选择性氢解性能。结果表明，TiO?载体的缺陷工程与 Pt-WO?界面的协同作用是提升催化性能的关键，其中 Ti3?–Vo 缺陷促进活性位点分散，Ptδ+–O–W?+ 结构调控氢解离路径。该工作不仅阐明了载体效应与氢溢流调控在催化中的重要性，还为设计多功能催化剂提供了通用策略，有望推动生物质转化领域的绿色化学技术发展。未来研究可进一步拓展该催化剂体系在其他加氢反应中的应用，探索缺陷工程与多活性位点协同的普适性机制。
