新催化剂有助于从废物中提取山梨醇

近日，南京工业大学新材料研究所方振兰教授团队和德国卡尔斯鲁厄理工学院王教授团队另辟蹊径，通过简单的水热合成方法，制备出催化性能极高、稳定性良好的催化剂。该结果最近发表在国际期刊《自然通讯》上。

山梨醇可用于食品、医药、工业生产等方面，具有很高的经济价值。从秸秆、树枝等农业废弃物中获得的葡萄糖单体，可以通过加氢反应转化为山梨醇等高附加值的化学品。这种转化过程的关键在于化学催化或生物催化所用的催化剂。

“金属有机骨架，简称MOF，是在简单的水热条件下，由金属阳离子和有机配体自组装而成的催化剂载体。与酶或金属氧化物等催化剂相比，MOF多相催化剂具有独特的优势，如比表面积高、孔径和孔隙率可调、金属单活性位分散性好、活性组分负载性好等，这使得MOF多相催化剂为各种含糖生物质衍生物的转化提供了无限可能。”论文第一作者、南京工业大学博士生张雨薇介绍。

由于该催化剂在实际反应条件下重复使用性差，严重阻碍了其在催化剂领域的应用。因此，课题组人为设计了缺陷，即在合成过程中加入与原配体结构相似的缺陷配体，在MOF多相催化剂中人为植入两类缺陷位，从而合成了一系列缺陷设计的MOF多相催化剂，简称DEMOF多相催化剂。

“非常有趣的是，研究结果证明了我们之前的假设，即利用人工植入缺陷、负载型钌贵金属活性组分和原始金属单活性位的协同催化作用，制备的DEMOF多相催化剂可以同时提高葡萄糖选择性加氢制山梨醇的反应活性、选择性和循环稳定性。”方振兰说，该研究合成的一系列DEMOF催化剂的转化频率值是目前报道的葡萄糖加氢用催化剂的10倍以上，技术处于国际领先水平。

据方振兰介绍，更重要的是，该催化剂经过12次连续循环催化后，仍能保持较高的活性。此外，该转化过程中使用的溶剂为水，这将大大降低催化剂的成本、资源消耗和环境污染。

方振兰说，这项研究不仅提高了催化剂的活性和稳定性，更重要的是证明了不同类型的缺陷所导致的不同反应路径，为后续催化剂的设计和合成提供了新的思路和理论支持。