可持续性箭头芋衍生生物炭催化糠醛羟醛缩合反应：一种绿色化学与循环经济的新策略

（编辑推荐）本研究利用入侵植物箭头芋（Syngonium podophyllum）经温和煅烧（350°C）制备生物炭基固体碱催化剂，在温和条件（105°C, 24 h）下实现糠醛（FUR）与丙酮的羟醛缩合反应（ACR），转化率达80.3%，主要生成高附加值中间体4-(呋喃-2-基)-4-羟基丁-2-酮（FAc-OH）。该工作创新性地开发了无需化学改性的天然钙/钾基活性位点催化剂，为生物质废弃物增值化和可持续航空燃料（SAF）前体合成提供了绿色解决方案。

　　

亮点

• 首次利用城市入侵植物箭头芋制备无需化学改性的生物炭催化剂

• 天然钙/钾物种形成碱性位点，实现温和条件下糠醛转化率80.3%

• 选择性生成高价值聚合物中间体FAc-OH（β-羟基醛醇）

• 三循环后仍保留催化活性，揭示焦炭沉积为失活主因

结论

本研究证实箭头芋生物炭可作为糠醛羟醛缩合反应的高效催化剂。该材料具有由天然钙/钾化合物（灰分组分）与含氧官能团缩合碳结构组成的混合相。基于其表面碱性特征，成功催化生成FAc-OH（符合羟醛缩合反应机理）。尽管FAc-OH并非传统可持续航空燃料（SAF）的理想前体，但其作为精细化学品和聚合物工业的关键中间体，凸显了该催化剂在非燃料领域的应用潜力。研究为开发"零化学添加"的生物质衍生催化剂提供了范式，推动绿色化学与循环经济在催化领域的融合。