布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室和特拉華大學(xué)聯(lián)合開發(fā)新型催化劑選擇性地促進(jìn)HDO反應(yīng)

布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室和特拉華大學(xué)的科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一種催化劑，這種催化劑能夠在不影響環(huán)狀結(jié)構(gòu)的情況下選擇性地從芳香化合物的側(cè)鏈中除去氧原子。該研究小組通過將植物衍生物糠醇轉(zhuǎn)化為潛在生物燃料2-甲基呋喃的加氫脫氧反應(yīng)(HDO)來驗(yàn)證該催化劑的性能。

該催化劑由摻雜在載體表面的高度分散的鉑原子(單原子或亞納米團(tuán)簇)組成，載體是適度可還原的金屬氧化物TiO2。之所以選擇TiO2，是因?yàn)樗灰装l(fā)生體相還原，而其他對(duì)C-O鍵斷裂最為活躍的金屬氧化物就會(huì)發(fā)生還原。該催化劑可選擇性地破壞植物醇側(cè)基上的碳氧鍵，而不引發(fā)任何涉及芳香環(huán)的反應(yīng)。

該研究小組指出，當(dāng)只使用低濃度的鉑時(shí)，環(huán)反應(yīng)可以忽略不計(jì)，但隨著鉑濃度的增加，鉑原子開始聚集成更大的團(tuán)簇，從而引發(fā)環(huán)反應(yīng)。

該研究小組對(duì)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物燃料的研究采用了試驗(yàn)、表征技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的方法，能夠?qū)Ρ砻婊瘜W(xué)有更加詳細(xì)的了解。這種方法也有助于其他催化劑的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)所需產(chǎn)品的其他轉(zhuǎn)化。