Angew. Chem.：新型PdNi合金催化剂实现5-羟甲基糠醛高选择性加氢

全球能源短缺和环境污染问题日益严峻，开发绿色可再生能源是解决这些问题的重要策略。生物质作为一种可再生的碳中性资源，可以通过绿色、环保的催化工艺进行转化增值，减少对化石能源的依赖。5-羟甲基糠醛（HMF）作为一种重要的生物质基平台分子，能够通过多种反应制备高附加值化学品。传统的贵金属催化剂在HMF加氢反应中存在选择性低和容易失活等问题。因此，开发高效的催化材料用于HMF的高选择性转化对生物质资源的高效利用至关重要。

近日，中山大学的严凯教授团队和英国利物浦大学的屠昕教授团队合作，开发了一种绿色的CO₂辅助法来制备PdNi/SBA-15纳米合金催化剂，实现了HMF到2,5-二羟甲基四氢呋喃（BHMTHF）的高选择性加氢转化。

作者合成了多种单金属和双金属催化剂，筛选出PdNi合金催化剂，同时发现不同Pd/Ni比的合金催化剂在HMF加氢为BHMTHF的活性上表现出火山型曲线关系。最优催化剂Pd₂Ni₁/SBA-15可高选择性加氢HMF得到96%产率的BHMTHF，除此之外，对多种生物质基衍生物具有普适性。

Pd₂Ni₁/SBA-15催化剂的HR-TEM，HAADF-STEM，线扫和元素mapping等结果证明PdNi合金成功制备且均匀分散于分子筛孔道中。

理论计算等催化机理研究表明，PdNi合金之间的电子转移形成了Pd^δ^–-Ni^δ+对的电子结构，增强了催化剂吸附H₂和HMF的能力。Pd^δ--Ni^δ+对分别与HMF上的呋喃环和醛基有强相互作用，可以有效活化醛基并进行呋喃环深度加氢，高选择性加氢HMF生成BHMTHF。

在该工作中，严凯教授团队结合可控合成策略和金属合金效应设计了一种新型PdNi合金催化剂，对HMF加氢制备BHMTHF的性能优于以往报道过的催化剂。该工作为构建用于生物质高值转化的催化剂提供了一种新思路。

论文信息

CO₂-Assisted Controllable Synthesis of PdNi Nanoalloys for Highly Selective Hydrogenation of Biomass-Derived 5-Hydroxymethylfurfural

Ruichao Guo, Yongjian Zeng, Dr. Lu Lin, Dr. Di Hu, Dr. Chunqiang Lu, Stuart Conroy, Suyu Zhang, Chen Zeng, Prof. Huixia Luo, Dr. Zhiwei Jiang, Prof. Xiaolei Zhang, Prof. Xin Tu, Prof. Kai Yan

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202418234