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生物质是仅次于煤、石油、天然气的第四大能源，对于缓解化石能源的短缺现状和环境污染的问题有重要的意义。生物质衍生的呋喃环类化合物5-羟甲基糠醛作为重要的可再生化学平台化合物，被认为是“十大最重要的平台化学品”之一。它不仅可以作为原料制备汽油、航空煤油、柴油等生物基烃类液体燃料，还可以用于制备药物和树脂塑料。因此，生物质催化转化制备5-羟甲基糠醛成为了科研工作者的研究热点。在已报道的研究中，大多以强酸、离子液体、贵金属等作为催化剂，以有机溶剂和离子液体为溶剂体系，有时还需辅以高温和高压条件等。因此，制备简单、低成本且绿色高效的催化剂仍是研究的重点和挑战。
图1 Cr/ZrO2催化剂水相中催化果糖制备5-羟甲基糠醛的示意图 近日，山东科技大学于昊副教授团队设计了一系列合成方法简单稳定的Cr氧化物改性ZrO2的多相催化剂Cr/ZrO2。表征分析结果表明，Cr/ZrO2催化剂不仅具有较高的结晶度和合适的孔径，而且酸性也有所提高。Cr的引入与ZrO2表面氧相互作用，从而导致了L酸位点的形成，促进了果糖脱水制备5-羟甲基糠醛。在水相溶剂中，最优反应条件下5-羟甲基糠醛的收率为48.8%，选择性为49.8%，果糖的转化率为98%。Cr/ZrO2催化剂具有良好的循环稳定性，循环反应4次后，其活性与目标产物的收率和选择性变化不大。此外，该催化剂在有机溶剂中同样有着高效的催化性能，且该催化剂的成本低、绿色环保，具有工业化生产5-羟甲基糠醛的潜力。本研究为生物质制备高附加值化学品的催化剂设计提供了新思路，为促进生物质的实际应用和绿色可持续发展开辟一条新的途径。 图2 Cr/ZrO2催化剂的催化性能图 论文信息 Chromium Oxide-modified Mesoporous Zirconium Dioxide: Efficient Heterogeneous Catalyst for the Synthesis of 5-Hydroxymethylfurfural Xiaojun Wang, Ni Lu, Yuanyi Fu, Chang Lu, Dr. Meili Guan, Dr. Kunhua Wang, Prof. Hao Yu Chemistry – An Asian Journal
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