近日，湖南師范大學(xué)石化新材料與資源精細(xì)利用國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室劉賢響教授課題組，與中國(guó)石油大學(xué)（華東）閆昊教授課題組合作，在生物質(zhì)高端多元醇合成領(lǐng)域取得重要進(jìn)展——他們成功研發(fā)出一種高效、環(huán)保的催化方法，可將生物質(zhì)“糖類廢料”衍生物5-羥甲基糠醛一步轉(zhuǎn)化為一種極具應(yīng)用潛力的高端多元醇——四氫呋喃二醇。相關(guān)成果發(fā)表于美國(guó)化學(xué)會(huì)旗下可持續(xù)化工領(lǐng)域頂級(jí)期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》。
四氫呋喃二醇是可降解聚酯、可生物降解彈性體等高性能材料的重要單體，未來(lái)有望替代部分石油化工產(chǎn)品，應(yīng)用于環(huán)保包裝、醫(yī)用植入物、可降解纖維和高端涂料等領(lǐng)域。隨著綠色化工和可持續(xù)發(fā)展理念的推進(jìn)，這種源自可再生生物質(zhì)資源的原料正受到全球科研與產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。
劉賢響教授團(tuán)隊(duì)采用簡(jiǎn)便的共沉淀法及界面調(diào)控策略制備了二氧化鈰負(fù)載鎳催化劑，僅需在溫和條件下反應(yīng)，就能讓四氫呋喃二醇的產(chǎn)率達(dá)到90%以上。研究發(fā)現(xiàn)，這種高效轉(zhuǎn)化得益于催化劑上的一個(gè)“黃金搭檔”——鎳原子與氧空位，兩者協(xié)同作用，就像主唱與伴奏的默契配合，讓反應(yīng)既快又精準(zhǔn)。理論計(jì)算進(jìn)一步揭示了這種協(xié)同效應(yīng)的機(jī)理。
這項(xiàng)成果不僅為生物質(zhì)轉(zhuǎn)化中非貴金屬高性能催化劑的理性設(shè)計(jì)提供了新思路，也驗(yàn)證了利用綠色工藝將植物廢料“升級(jí)”為高附加值多元醇的可行性。這一成果為生物質(zhì)多元醇的大規(guī)模綠色生產(chǎn)鋪平了道路，未來(lái)，人們或許會(huì)在更多日用品中看到來(lái)自農(nóng)作物秸稈、果殼等可再生資源的身影。
