水热法合成多孔含锆材料用于生物质衍生糠醛的高效转移氢化升级

为解决生物质平台分子糠醛(FAL)选择性氢化升级的难题，研究人员通过水热法开发了锆掺杂碳基材料(Zr@C-T)，用于Meerwein-Ponndorf-Verley(MPV)反应。该材料在150℃下1.5小时内实现98.1%的FAL转化率和93.1%的糠醇(FOL)收率，其低活化能(14.8 kJ/mol)和酸-碱位点协同机制为生物质精炼提供了高效稳定的催化体系。

　　

随着化石能源枯竭和碳排放问题加剧，生物质资源的高效转化成为可持续发展的重要课题。糠醛(FAL)作为木质纤维素水解的关键平台分子，其选择性氢化产物糠醇(FOL)是合成树脂、医药的重要中间体。传统催化体系存在活性组分易流失、反应条件苛刻等问题，而Meerwein-Ponndorf-Verley(MPV)转移氢化反应以异丙醇为氢源，为绿色转化提供了新思路。

中国科学院研究人员通过水热合成法构建了系列锆掺杂碳基材料(Zr@C-T)，系统研究了其在FAL转移氢化中的催化性能。采用SEM、XRD等技术表征材料形貌，通过NH₃
-TPD和CO₂
-TPD测定酸-碱位点分布，结合动力学实验探究反应机理。

Characterization of as-fabricated Zr-containing materials
SEM显示水热合成的Zr@C-T具有规则交联结构，XRD证实Zr物种高度分散。酸性测试表明调节锆负载量可精准调控Lewis酸位点与碱性位点比例，最优样品Zr@C-T在150℃反应1.5小时实现98.1%转化率和94.9%选择性。

Conclusions
研究证实碳壳层能稳定锆活性中心，其多孔结构促进底物扩散。低锆负载样品活化能仅14.8 kJ/mol，显著优于传统催化剂。该材料还适用于多种不饱和分子的转移氢化，为生物质精炼提供了新型多功能催化平台。

该研究创新性地将水热碳化(HTC)与金属掺杂结合，阐明了酸-碱位点协同催化机制。所开发的Zr@C-T材料兼具高活性与稳定性，为生物质高值化利用提供了理论依据和技术支撑，相关成果发表于《Journal of the Energy Institute》。