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ChemCatChem:甘油加氢合成1,3-丙二醇催化剂的“金属-固体酸”界面空间构型和电子重构

生物基高端材料在近几年得到了广泛的关注,相关单体的合成一直是生物质转化领域的研究热点。1,3-丙二醇是合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚氨酯等聚酯材料的重要单体,可作为有机溶剂用于油墨、印染、防冻剂等行业。近年研究表明,以1,3-丙二醇为单体合成的PTT既具有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的化学稳定性,又具有良好的回弹性和抗污染性,PTT纤维被看作是未来聚酯材料重要的替代产品,具有广阔的发展空间。


1,3-丙二醇的绿色高效合成是我国化工行业急需攻克的重大难题。目前,其生产技术主要包括丙烯醛水合法,环氧乙烷羰基化法和生物发酵法,甘油直接氢解转化为1,3-丙二醇这一路线,因其广泛的原料来源和较高的原子经济性被认为是一条极具应用开发前景的新路线。如何提高甘油转化路线中1,3-丙二醇的选择性和收率,仍然是该领域面临的重大挑战。


针对上述问题,中国石油大学(华东)催化反应工程团队综合分析了甘油直接氢解转化为1,3-丙二醇体系的Pt-WOx基和Ir-ReOx基催化剂最新研究进展。虽然之前的文献对催化剂的粒径、载体效应以及表面酸度进行了广泛研究,但对于 “金属-固体酸”界面空间和电子结构调节催化剂性能的机制尚不明晰。因此,本文对“金属-酸界面”的空间构型和电子结构如何影响甘油分子内羟基的活化氢解进行了全面而详细的分析,综合比较文献中实验研究和DFT计算结果,并对Pt-WOx和Ir-ReOx催化剂上原位Brønsted酸位的形成机理进行了详细讨论。总而言之,界面空间位阻和电子转移效应对金属催化剂活性和选择性的调节至关重要。本篇综述将为选择性加氢催化剂的空间和电子结构调控提供了新的分析视角。

论文信息:

Hydrogenolysis of Glycerol to 1,3-Propanediol: Are Spatial and Electronic Configuration of “Metal-Solid Acid” Interface Key for Active and Durable Catalysts? 

Dongpei Zhang, Quanxing Zhang, Ziqi Zhou, Ze Li, Kexin Meng, Tianqi Fang, Zhenchao You, Dr. Guangyu Zhang, Bin Yin, Dr. Prof. Jian Shen, Dr. Prof. Chaohe Yang, Wenjuan Yan, Xin Jin

文章第一作者是中国石油大学(华东)博士研究生张东培,通讯作者是金鑫副教授。


ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202101316


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