水滑石负载纳米Au催化剂催化甘油选择性氧化制备二羟基丙酮反应学术资讯

来源：X一MOL资讯

甘油是生物柴油生产中的主要副产物。随着生物柴油产量的逐年递增，对其副产甘油的高效利用也变得同样重要。甘油是一种典型的多元醇化合物，定向选择性氧化其仲羟基制备二羟基丙酮不仅可以大幅提高产品附加值，同时具有重要的科学意义。然而，如何高效且高选择性的活化甘油的仲羟基仍是目前该领域的巨大挑战。

近日，北京化工大学何静教授团队报道了水滑石（LDHs）负载纳米Au催化剂，实现了甘油仲羟基的高效转化制备二羟基丙酮，并且深入研究了催化活性位点以及LDHs载体的多重协同效应。利用LDHs层板元素组成可调控的特点，制备得到了具有不同表面碱密度及表面羟基空位数量的Zn2Fe-、Co2Al-、Zn2Al-、Zn2Ga-和Mg2Al-LDHs作为载体负载Au纳米颗粒。其中，Zn2Ga-LDHs负载纳米Au催化剂获得了高达72.9 ± 0.2%的甘油转化率以及63.8 ± 0.2%的二羟基丙酮选择性。对Au纳米颗粒的电子结构进行表征，发现除了表面Au0位点，还存在大量的界面MII-O-Aun+（Au+与Au3+）活性位点。进一步关联LDHs表面碱性与反应TOF值以及界面MII-O-Aun+与二羟基丙酮选择性，并对LDHs载体与LDHs负载Au催化剂进行原位红外研究，提出了LDHs表面碱性活化仲-O-H与界面MII-O-Au+位点活化仲C-H的协同催化机理。更为重要的是，对于Zn2Al-及Zn2Ga-LDHs负载Au催化剂，LDHs表面的羟基空位与界面的ZnII-O-Au3+位点可进一步协同促进甘油的活化。结合同位素标记的研究方法，文章给出了LDHs负载纳米Au催化剂催化甘油选择性氧化制备二羟基丙酮的双重协同催化机理，如图1所示。该工作不仅提供了一种由甘油高效制备二羟基丙酮的路线，并且为多元醇的选择性活化提供了更多的思路。

图1. LDHs负载纳米Au催化剂催化甘油选择性氧化制备二羟基丙酮的双重协同催化机理

这一成果近期发表在ACS Catal.上，文章的第一作者是北京化工大学安哲副教授。

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