四川大学化学学院胡常伟教授和瓦伦西亚理工大学化学技术研究所Hermenegildo García教授团队在ChemSusChem期刊发文对富含氧空位的Ni/TiO₂光催化转化生物质制备合成燃料的应用进行了探讨，文章重点讨论了通过NaBH₄处理TiO₂产生的氧空位与负载的金属Ni共同提升了光催化活性，以辛酸为原料揭示了H·捕获与烷基自由基聚合的竞争反应机制。

脂肪酸通过传统的热催化转化制备燃料通常需要高温高压的苛刻条件，并且高温下可能导致羧酸偶联和其他副反应的发生。而光催化反应通常在温和条件下即可进行，因此通过光催化脱羧将羧酸转化为合成燃料具有重要的研究意义。

近日，四川大学化学学院胡常伟教授和瓦伦西亚理工大学化学技术研究所Hermenegildo García教授团队，通过NaBH₄还原的方法制备了富含氧空位的TiO₂，进一步以常规浸渍法和程序升温还原沉积金属Ni。于室温下、0.2 bar条件下光催化转化辛酸(C₈H₁₆O₂)制备得到高选择性的正庚烷(C₇H₁₆)和十四烷(C₁₄H₃₀)，多次反应后该催化剂仍具有较高的光稳定性。实验结果表明，适宜的氧空位浓度有利于增加电荷载流捕获位点增强催化活性。TiO₂吸收光导致电荷分离产生电子e-和空穴h+，电子e-迁移到Ni纳米粒子，从而增强催化剂的电荷分离效率。辛酸与h+反应产生辛酰基自由基，进一步脱羧生成庚基自由基与CO₂，庚基自由基被Ni表面结合的或者氢溢流产生的H·原子捕获生成正庚烷，或者与其他庚基偶联形成十四烷。

总的来说，该研究探索了TiO₂氧空位浓度对光催化活性的影响以及金属Ni作为助剂增强光催化剂的电荷分离效率。对温和条件下的生物质转化，尤其是脂肪酸脱羧制备合成燃料方面具有重要意义。

论文信息：

Synthetic fuels from biomass. Photocatalytic hydrodecarboxylation of octanoic acid by Ni nanoparticles deposited on TiO₂

Xiangze Du, Yong Peng, Josep Albero, Dan Li, Prof. Changwei Hu, Prof. Hermenegildo García

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202102107