元素百科介绍生物质催化转化研究的进展。近日，中国科学院合肥物质科学院固体物理研究所环境与能源纳米材料中心在生物质催化转化方面取得新进展，相关研究成果作为内卷插图(Frontispiece)发表在国际期刊Small上的文章 (Small, 14, 1801953 (2018))上。
随着化石能源危机的日益严重，绿色可再生能源的发展迫在眉睫。生物质作为一种储量丰富的可再生资源，已经成为替代化石能源的“宠儿”，但由于氧含量高，不能直接替代化石燃料。加氢脱氧(选择性加氢)被认为是提高生物质燃料质量和获得高附加值化学品的最有效方法。香兰素(3-甲氧基-4-羟基苯甲醛)作为木质素中重要的芳香单体，转化为2-甲氧基-4-甲基苯酚，含氧量较低。（MMP），它引起了大多数研究人员的兴趣，并开展了香兰素选择性加氢的研究。目前，氢催化剂的活性成分仍然依赖于贵金属（Pd, Pt, Au, Ru等。)，由于其储量低、成本高，严重限制了其大规模应用，因此制备高效、稳定、有选择性的非贵金属催化剂已成为当前研究的热点。
采用一步碳热还原法制备高度分散的铜基催化剂，由直径为20-30nm的铜纳米颗粒均匀镶嵌在碳基体中组成。通过研究铜基催化剂在不同铜的质量分数和碳热温度下的结构-活性关系，发现铜的质量分数为15%，碳热还原温度为600oc条件下制备的催化剂在水加氢和转移加氢过程中具有最佳的催化活性和选择性，高分散的金属铜纳米颗粒是催化反应的活性中心，进一步结合DFT理论计算确定。催化实验结果表明，铜基催化剂为120oC，2.0 MPa 在H2和5h下，香兰素可以在水中加氢到MMP，转化率高达99.9%，选择性高达93.2%；在180oC，2.0 MPa 在N2和5h的条件下，香兰素可以在异丙醇中转移加氢到MMP，转化率和选择性可以分别达到99.8%和99.1%，催化剂具有优异的稳定性。研究结果表明，铜基催化剂制备方法简单、绿色、易于放大，为低成本将生物质资源转化为生物油和化工产品奠定了基础。
