近日，化學(xué)工程學(xué)院生物質(zhì)化工團(tuán)隊(duì)在半纖維素基糠醛催化加氫制備糠醇方面取得重要研究進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了無溶劑條件下糠醛的高效選擇性加氫。相關(guān)研究成果以“High-performance CuNi-alloy catalysts for efficient solvent-free hydrogenation furfural to furfuryl alcohol”為題發(fā)表在環(huán)境與能源領(lǐng)域國際權(quán)威TOP期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》上（IF=20.2）。昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院為論文第一完成單位，我院碩士研究生趙帥龍為論文第一作者，賈文龍博士和彭林才教授為論文通訊作者。

糠醛是工業(yè)成熟的大宗生物基平臺(tái)化合物，可由木質(zhì)纖維原料（如玉米芯、蔗渣）半纖維素經(jīng)水解和脫水制備。2023年，全球糠醛年產(chǎn)量超過30萬噸，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)5.95億美元，而我國已成為全球最大的糠醛生產(chǎn)和出口國，產(chǎn)能約占全球的70%。目前，全球約80%的糠醛都用于制備糠醇，它是一種重要的生物基工業(yè)原料，主要用于生產(chǎn)糠醛樹脂、呋喃樹脂、糠醇-尿醛樹脂、酚醛樹脂等，同時(shí)在染料、合成纖維、橡膠、農(nóng)藥和鑄造等工業(yè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。目前糠醇工業(yè)化生產(chǎn)主要通過糠醛氣相或液相催化加氫制得，反應(yīng)通常需在高壓氫氣條件下或有機(jī)溶劑中進(jìn)行，生產(chǎn)過程效率有待進(jìn)一步提升。

基于此，生物質(zhì)化工團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一類高效NiCu合金催化劑，可在無溶劑和溫和條件（110 ℃、0.3 MPa H₂）下，使糠醛選擇性加氫生成糠醇。其中，Cu₁Ni₁O_x/C催化劑的轉(zhuǎn)換效率TOF值高達(dá)13458.8 h?¹，顯著優(yōu)于已報(bào)道的反應(yīng)體系（＜6273 h?¹）。同時(shí)，當(dāng)反應(yīng)體系放大至100 mL時(shí)，糠醇產(chǎn)率仍保持在99%以上，顯示出優(yōu)良的工業(yè)應(yīng)用前景。機(jī)理研究表明：Ni⁰(111)晶面主導(dǎo)H₂均相解離及糠醛的η2(O)-醛模式吸附，而銅摻雜使催化劑d帶中心上移，優(yōu)化底物吸附構(gòu)型和降低反應(yīng)能壘，它們之間的合金效應(yīng)增強(qiáng)活性位點(diǎn)穩(wěn)定性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該催化劑具有廣譜適用性，可拓展至多種醛酮衍生物的無溶劑加氫反應(yīng)。該研究工作從電子結(jié)構(gòu)調(diào)控角度深化了對(duì)CuNi合金催化劑界面作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)，并為用于醛酮化合物無溶劑氫化的高效催化劑設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。

上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目等的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125228