分级ZSM-5沸石协同催化生物质衍生呋喃醇高效合成4-羟基-2-环戊烯酮和对二甲苯

来自研究人员的最新研究通过碱酸蚀刻制备分级多孔ZSM-5沸石催化剂，成功实现生物质衍生呋喃醇在140°C下高效转化为4-羟基-2-环戊烯酮（产率91.2%），并显著提升DMF至对二甲苯（PX）的选择性（63.7%），为生物质资源高值化利用提供绿色催化新策略。

　　

研究团队开发了一种通过碱酸溶液蚀刻制备的多级孔ZSM-5沸石催化剂，其独特的介孔结构与酸性位点协同作用，显著提升了生物质衍生化合物的催化转化效率。该催化剂在140°C条件下，可将生物源呋喃醇（furfuryl alcohol）高效转化为4-羟基-2-环戊烯酮（4-hydroxy-2-cyclopentenone），产率高达91.2%。同时，该催化剂对多种呋喃衍生物（如2-呋喃甲醇、2-呋喃乙醇和5-甲基呋喃甲醇）合成环戊烯酮类化合物也表现出优异性能，产率均超过65%。

在二甲基呋喃（DMF）的狄尔斯–阿尔德环加成反应中，经氢氧化钠和盐酸处理的ZSM-5-Si/Al₁₇₀-OH_0.3-HCl催化剂展现出卓越的催化活性，对二甲苯（p-xylene, PX）的选择性达到63.7%，性能远超商业ZSM-5沸石。这种催化提升归因于其介孔特性、更多孤立铝位点（Al_single）以及适宜的Lewis酸与Br?nsted酸位点比例，共同促进了异构化反应进程。

此外，该催化剂在连续四次反应循环中仍保持稳定活性，未出现显著性能下降。本研究不仅为环戊烯酮和对二甲苯的绿色合成提供了高效催化体系，也展示了沸石改性在催化性能优化中的重要作用，对减少化石资源依赖、推动可持续化学发展具有重要意义。