过渡金属取代磷钼酸催化剂选择性氧化解聚木质素制备芳香单体的研究

针对木质素高效解聚为芳香化合物的挑战，研究人员开发了过渡金属取代的磷钼酸（PMo11M）催化剂体系。通过优化反应条件（150?°C、1.0?MPa O2），PMo11Fe催化剂实现了11.39?wt%芳香单体产率，并保持5次循环后效率>85%。该研究为生物质资源高值化提供了创新策略。

　　

木质素作为植物细胞壁的主要成分，是自然界中仅次于纤维素的第二大可再生碳资源，全球年产量超过1800亿吨。这种复杂的芳香族聚合物蕴藏着巨大的应用潜力，但其顽固的三维网状结构使得高效解聚成为世界性难题。传统化石燃料的过度消耗引发的能源危机和生态环境问题日益严峻，实现"碳达峰"和"碳中和"目标迫切需要开发新型生物质转化技术。在这一背景下，中国的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表了创新性研究成果。

研究团队设计合成了一系列过渡金属取代的Keggin型磷钼酸（PMo₁₁M）催化剂，系统考察了其在落叶松木质素氧化解聚中的应用。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）等技术表征催化剂结构，采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析产物组成。优化反应参数后，PMo₁₁Fe在150°C、1.0 MPa氧气压力下表现出最佳催化性能，芳香单体总产率达11.39 wt%，主要产物包括香草醛和香草酸甲酯等高值化学品。

在"催化剂分析"部分，FT-IR谱图显示所有催化剂均保持Keggin结构特征，其中1069 cm^-1处的P=O伸缩振动和972 cm^-1处的Mo=O振动证实了基本骨架的完整性。XRD结果表明金属取代导致晶格参数微小变化，但未改变晶体结构。通过电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）测定催化剂中过渡金属的实际含量与理论值高度吻合。

"结论"部分指出，该研究不仅开发出高效稳定的PMo₁₁Fe催化剂，还建立了木质素定向转化的优化工艺。催化剂循环5次后仍保持85%以上的初始活性，展现出优异的工业应用前景。这项工作为生物质资源的可持续利用提供了新思路，推动