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記者專欄
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新型催化劑 助力提取廢棄物中的山梨醇

2022-05-11 14:54 來源:科技日報

  日前,南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院房貞蘭教授團(tuán)隊與德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院的汪躍民教授團(tuán)隊另辟蹊徑,通過簡單的水熱合成方法制備出具有極高催化性能和良好穩(wěn)定性的催化劑,成果近日發(fā)表于國際期刊《自然·通訊》上。

  山梨醇可用于食品、醫(yī)藥、工業(yè)生產(chǎn)等,具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。從秸稈、樹枝等農(nóng)業(yè)廢棄物中獲得的葡萄糖單體,經(jīng)過氫化反應(yīng),即可轉(zhuǎn)化為山梨醇等具有高附加值的化學(xué)品。而這一轉(zhuǎn)化過程的關(guān)鍵,在于化學(xué)催化或生物催化過程中使用的催化劑。

  “金屬有機(jī)框架簡稱為MOF,是在簡單的水熱條件下,由金屬陽離子和有機(jī)配體自組裝而成的催化劑載體。與酶或金屬氧化物等催化劑相比,MOF異相催化劑具有比表面積高、孔徑和孔隙率可調(diào)、金屬單活性位點分散性好和可負(fù)載活性組分等獨特優(yōu)勢,這讓MOF異相催化劑為各種含糖類生物質(zhì)衍生物的轉(zhuǎn)化提供了無限可能!闭撐牡谝蛔髡、南京工業(yè)大學(xué)博士生張毓瑋介紹。

  由于該催化劑在實際反應(yīng)條件下重復(fù)使用性較差,嚴(yán)重阻礙了其在催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用,因此課題組通過人為設(shè)計缺陷的策略,即在合成過程中加入與原始配體結(jié)構(gòu)相似的缺陷配體,在MOF異相催化劑中人為植入了兩種類型的缺陷位點,從而合成了一系列缺陷設(shè)計MOF異相催化劑,簡稱DEMOF異相催化劑。

  “非常有趣的是,研究結(jié)果證明了我們先前的設(shè)想,即利用人為植入的缺陷、負(fù)載的釕貴金屬活性組分和原始金屬單活性位點三者的協(xié)同催化作用,實現(xiàn)了所制備的DEMOF異相催化劑對葡萄糖選擇性加氫制備山梨醇的反應(yīng)活性、選擇性和循環(huán)穩(wěn)定性的同時提高!狈控懱m表示,該研究合成的一系列DEMOF催化劑,其轉(zhuǎn)換頻率值均為目前已經(jīng)報道的用于葡萄糖氫化反應(yīng)的催化劑的10倍以上,技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。

  房貞蘭介紹,更重要的是,在連續(xù)循環(huán)催化12次后,催化劑依舊能保持很高活性。此外,這一轉(zhuǎn)化過程中所用溶劑為水,這將極大削減催化劑使用成本,減少資源消耗,降低環(huán)境污染。

  房貞蘭表示,該研究不僅提高了催化劑活性和穩(wěn)定性,更重要的是證明了不同類型的缺陷引發(fā)的不同的反應(yīng)路徑,這為后續(xù)催化劑的設(shè)計合成提供了新的思路和理論支持!蚩萍既請笥 金 鳳  通訊員 周 偉

(責(zé)任編輯:支艷蓉)

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2022-05-11 14:54 來源:科技日報
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