随着化石和能源供应需求的日益增加，可再生碳原料(如生物质)因其有可能取代石油资源而产生增值燃料或者精细化学品在近些年受到了广泛的关注。生物质的高效计量将对解决未来可持续发展的能源和环境问题发挥非常积极的作用。5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的生物质衍生中间体，已被用于合成一系列药物、单体和精细化学品，比如马来酸酐(MA)、2,5-二甲酰呋喃(DFF)、5-羟甲基-2-呋喃羧酸(HMFCA)和2,5-呋喃羧酸(FDCA)等。其中，FDCA是合成生物基聚呋喃甲酸乙二醇酯(PEF)的重要单体，这类PEF塑料具有很大的取代常用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的潜力。因此，研究HMF的高选择性氧化制备FDCA的工艺具有重要的意义。

HMF光催化氧化作为一种绿色、环保的途径受到广泛的研究和关注。然而，HMF的光氧化产物多种多样(比如FDCA、DFF、HMFCA或FFCA等)，相关的机理研究较为复杂，导致已有体系中HMF光催化氧化转化率与选择性相对较低。一般来说，HMF的选择性光催化氧化的取决于光催化剂的光氧化能力，这就要求催化剂具有合适的能带结构和光吸收能力，能够有效利用光生电子和空穴分别进行O₂活化和HMF氧化反应，从而避免氧化能力不足或过氧化现象的发生。金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是一种典型的由金属离子/团簇和有机配体构建的多孔晶态材料，其具有结构清晰、比表面积大、功能和结构可调等独特性能，在HMF光催化氧化领域具有潜在的应用前景。

近日，华南师范大学/南京师范大学的兰亚乾教授、陈宜法教授团队报道了一种通过Ti₆-NH₂（吸光基团）与BTT（氧化基团）共价连接合成的钛簇基共价有机骨架(MCOF-Ti₆BTT)纳米片(~4 nm)。这种纳米片具有可见光吸收能力、有效的电子-空穴分离效率和合适的光氧化能力，可以成功应用于HMF的选择性光催化氧化制备FDCA（选择性，>95%，转化率，~100%）。

作者比较了MCOF-Ti₆BTT与不同样品(MOF-901、BTT和Ti₆-NH₂)的光催化氧化HMF性能，证明了MCOF-Ti₆BTT光催化剂的优越性。MCOF-Ti₆BTT在可见光下将HMF高选择性地光氧化为FDCA的选择性可高达95%，转化率约为100%，比MOF-901、Ti₆-NH₂和黑暗条件下的转化率高出2, 5和10倍以上。此外，根据实验和密度泛函理论(DFT)计算结果，作者证实了HMF的选择性光催化氧化是在MCOF-Ti₆BTT的作用下通过O₂、光生电子(e^-)、空穴(h⁺)共同实现的。

这一工作为多孔晶态催化剂在HMF高选择性光催化氧化成FDCA领域的应用提供了新的设计思路。