金属有机框架在生物质高值化利用中的研究进展

由于化石燃料的消耗和环境污染问题,生物质作为一种可再生的替代化石原料的燃料和化学品来源日益受到重视。生物质及平台分子转化路径复杂,导致目标产物选择性低,亟需发展高效稳定的催化剂。近年来发展起来的金属有机框架(MOFs)材料由于其高比表面积、大孔隙率、孔径可调、易于修饰等特性而受到广泛关注。论文着重综述了MOFs材料在生物质及平台分子的定向催化转化应用方面的研究进展,特别是纤维素水解、葡萄糖异构化、五碳糖制取5-羟甲基糠醛、平台分子的定向转化以及木质素解聚等反应,MOFs材料表现出优异的催化性能,而对大分子的催化转化则活性较低。最后对MOFs材料在生物质催化领域面临的问题进行了总结并展望了其发展前景。

Cu/MOF双功能催化剂催化乙酰丙酸制取γ-戊内酯的研究

传统化石能源的日益消耗引发了严重的能源危机和环境污染等问题,亟需开发和利用可再生能源。生物质因其资源丰富、成本低廉和清洁的特点,引起了人们的广泛关注。采用简单、高效的溶剂热方法构筑了一种金属有机框架封装金属Cu的新型复合材料,Cu/MOF-808,该催化剂中Cu原子锚定在Zr基金属有机框架MOF-808次级结构单元的缺陷位。Cu/MOF-808催化剂在较温和的反应条件下(140℃),以异丙醇为氢源,通过催化转移加氢路径,将生物质平台分子乙酰丙酸选择性加氢转化为γ-戊内酯,产率达到91.5%。溶剂影响因素结果表明,Cu/MOF-808催化剂在异丙醇中表现出最好的活性和选择性,远高于甲醇、乙醇和仲丁醇体系,主要得益于异丙醇优异的供氢能力。此外,Cu/MOF-808催化剂具有良好的稳定性和可重复利用性,在5次循环后仍能保持较高的催化活性和目标产物选择性。机理研究揭示了MOF锚定的高分散Cu金属位点和MOF中Zr簇的Lewis酸性位点的高效协同作用,促进了乙酰丙酸高效催化转化。