近日，中科院大連化物所航天催化與新材料研究室的王愛琴研究員、張濤院士團隊在生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化研究方面取得新進展，發(fā)展了一種多功能Mo/Pt/WOx催化劑，首次將纖維素“一鍋”高效轉(zhuǎn)化為乙醇。相關(guān)工作發(fā)表在《焦耳》(Joule)上。

纖維素作為自然界最豐富的生物質(zhì)資源，可大量來源于農(nóng)林廢棄物，其不可食用的特征使其成為理想的可再生碳資源用來生產(chǎn)燃料和化學(xué)品，纖維素乙醇是最重要的生物燃料之一。然而到目前為止，利用生物發(fā)酵的技術(shù)生產(chǎn)纖維素乙醇仍然面臨各種技術(shù)經(jīng)濟上的挑戰(zhàn)。有鑒于此，探索非生物轉(zhuǎn)化路線生產(chǎn)纖維素乙醇具有重要的意義。

張濤和王愛琴團隊一直致力于生物質(zhì)中C-C鍵和C-O鍵選擇性斷裂制備重要小分子醇的研究。該團隊首創(chuàng)了纖維素氫解制乙二醇的催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)(Angew. Chem. Int. Ed.，2008;Acc. Chem. Res.，2013)，發(fā)現(xiàn)了含鎢(W)化合物在催化纖維素C-C鍵選擇性斷裂反應(yīng)中的獨特作用，并提出了纖維素可以經(jīng)由先氧化酯化、再加氫還原制備乙醇的二步法(ChemSusChem，2017;Green Chem.， 2018)。

在此基礎(chǔ)上，他們結(jié)合甘油氫解制1,3-丙二醇(ChemSusChem，2016;ChemSusChem，2017)的催化劑研究，提出了一種新的Mo/Pt/WOx多功能催化劑，將纖維素氫解制乙二醇和乙二醇氫解制乙醇巧妙地耦合起來，實現(xiàn)了纖維素直接氫解制乙醇的過程，乙醇碳收率達到43.2%。同時該催化劑還表現(xiàn)出了優(yōu)異的穩(wěn)定性和抗CO中毒性能，使其在未來的實際應(yīng)用中具有較大的潛力。通過多種光譜表征，該研究團隊提出了如圖所示的5OMo-Pt-WOx活性位結(jié)構(gòu)，其中MoO5呈現(xiàn)配位不飽和的單分散形式，通過與納米Pt表面的相互作用，進而調(diào)變Pt-WOx的電子相互作用，促進乙二醇氫解為乙醇的反應(yīng)。

上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的資助。