基于木槿叶提取物和竹子纤维素负载银纳米颗粒的绿色合成及其在醇类无受体脱氢反应中的高效催化应用

研究人员针对传统醇类氧化反应中氧化剂非特异性、环境不友好的问题，采用木槿叶提取物(HLE)还原法制备纤维素负载银纳米颗粒(AgNPS@cellulose)，开发了一种绿色高效的异相催化剂。该催化剂在NaOH水溶液体系中实现了醇类无受体脱氢(AD)高效转化为醛/酮类化合物(最高98%转化率)，具有反应条件温和(80℃/5h)、可循环使用4次等优势，为制药原料的可持续生产提供了新策略。

　　

在当代绿色化学领域，如何实现高效、可持续的有机转化一直是科学家们面临的重大挑战。醇类氧化反应作为制备醛酮类化合物的重要途径，传统方法依赖高毒性氧化剂如次氯酸盐、过氧化物等，不仅产生大量副产物，还违背原子经济性原则。而无受体脱氢(Acceptorless Dehydrogenation, AD)反应因其仅产生氢气副产物、符合绿色化学理念而备受关注，但现有催化体系普遍存在反应条件苛刻、贵金属依赖性强等问题。

针对这一科学难题，来自中国的研究团队创新性地将天然植物资源与纳米催化技术相结合。他们选择具有丰富还原性成分的木槿叶(Hibiscus rosa-sinensis)提取物作为绿色还原剂，以竹子(Bambusa tulda)提取的纤维素为生物载体，成功构建了银纳米颗粒-纤维素复合催化剂(AgNPS@cellulose)。这项发表于《Industrial Crops and Products》的研究，展示了该生物纳米材料在温和条件下高效催化醇类AD反应的突破性成果。

研究团队采用多尺度表征技术体系：通过UV-Vis光谱证实纳米银形成(405nm表面等离子共振峰)；PXRD分析显示纤维素(15.6°/22.4°)与面心立方银晶体(38.07°/44.2°)的特征衍射；SEM-EDX与元素Mapping证实银的均匀分布；HRTEM测得10nm粒径及0.23nm晶格间距(对应Ag(111)晶面)；XPS验证Ag⁰的3d_5/2(368.0eV)特征峰。催化实验选用印度Jorhat地区采集的植物原料，通过系统优化确立了水相/80℃/NaOH的最佳反应体系。

3.1 载体特性分析
从竹子提取的纤维素纯度达91.1%，FTIR显示898cm^-1处β-糖苷键特征峰，证实其作为载体的结构完整性。这种生物质载体兼具高比表面积与丰富的羟基官能团，为纳米银锚定提供了理想位点。

3.2 纳米复合材料表征
UV-Vis与PXRD共同验证了Ag⁰的成功负载。TEM显示10nm银颗粒均匀分散，HRTEM观察到0.23nm晶格条纹匹配Ag(111)晶面间距。XPS分析确认金属态银的存在，消除氧化态干扰，这种电子结构有利于催化活性提升。

3.3 催化性能研究
以苯甲醇为模型底物，水相体系展现98%转化率(5h)，显著优于有机溶剂(甲苯62%)。20mg催化剂负载量达到活性饱和，NaOH作为碱效果最佳(对比Na₂CO₃的70%)。该体系对含吸电子基(4-氯苯甲醇)或供电子基(4-甲氧基苯甲醇)的底物均保持高效转化，体现广谱适用性。循环实验表明四次重复使用后活性保持90%以上，TEM证实纳米结构稳定性。

与传统Pd(II)-水滑石(100℃/3h)或Cu(I)/TEMPO(室温/24h)等催化体系相比，AgNPS@cellulose在反应温度(80℃)和时间(5h)上展现明显优势。机理研究表明，纤维素载体通过羟基配位促进底物吸附，纳米银表面介导β-氢消除，协同完成醇→醛酮转化，同时释放H₂。

这项研究的意义在于：①开创性地将植物提取物还原法与生物质载体结合，建立纳米银绿色合成新范式；②开发出水相温和条件下的高效AD催化体系，避免有机溶剂和强氧化剂使用；③证实农业废弃物(竹子/木槿叶)在高端催化材料制备中的价值，为"生物质精炼"概念提供实践案例。该成果不仅为制药中间体绿色合成提供新工具，更拓展了可持续纳米催化材料的设计思路，对推动生物经济与碳中和目标具有双重启示。