上海交通大学郭守武团队以三维氮掺杂石墨烯（3DNG）为载体，乙酸钴为前驱体，通过浸渍和高温裂解法，设计并合成了一系列镶嵌于三维氮掺杂石墨烯中的钴纳米粒子复合材料（Co/NG@3DNG）（图 1），并系统研究了其在木质素及其模型化合物β-O-4键氧化断裂过程的催化性能。发现该催化剂中，Co纳米粒子被少层NG包裹，并嵌入3DNG骨架中，有效地防止了Co纳米粒子在催化反应过程中团聚和失活。在相对温和（120 ℃，4 h）且未添加任何碱的条件下，以氧气为氧化剂，Co/NG@3DNG能有效催化木质素β-O-4模型化合物氧化断键，且复合材料的催化活性可通过改变其制备裂解温度而调控。当裂解温度为900℃时，所制备的Co/NG@3DNG-900 具有最好的催化活性，主要归因于丰富的Co-Nx活性中心，载体3DNG强的表面碱性及大的比表面积。更重要的是，Co/NG@3DNG-900亦能有效催化溶剂木质素的氧化解聚，生成芳香化合物单体 （图 2）。此外，基于复合材料中Co纳米颗粒的磁性及其表面少层NG的包裹，Co/NG@3DNG-900易于回收，具有良好的循环稳定性（图3）。该研究工作可为钴基催化剂的研究，特别是可用木质素等生物质大分子降解的催化剂体系研究提供有益的借鉴。