布魯克海文國家實驗室和特拉華大學(xué)的科學(xué)家們設(shè)計了一種催化劑,這種催化劑能夠在不影響環(huán)狀結(jié)構(gòu)的情況下選擇性地從芳香化合物的側(cè)鏈中除去氧原子。該研究小組通過將植物衍生物糠醇轉(zhuǎn)化為潛在生物燃料2-甲基呋喃的加氫脫氧反應(yīng)(HDO)來驗證該催化劑的性能。
該催化劑由摻雜在載體表面的高度分散的鉑原子(單原子或亞納米團簇)組成,載體是適度可還原的金屬氧化物TiO2。之所以選擇TiO2,是因為它不易發(fā)生體相還原,而其他對C-O鍵斷裂最為活躍的金屬氧化物就會發(fā)生還原。該催化劑可選擇性地破壞植物醇側(cè)基上的碳氧鍵,而不引發(fā)任何涉及芳香環(huán)的反應(yīng)。
該研究小組指出,當只使用低濃度的鉑時,環(huán)反應(yīng)可以忽略不計,但隨著鉑濃度的增加,鉑原子開始聚集成更大的團簇,從而引發(fā)環(huán)反應(yīng)。
該研究小組對生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物燃料的研究采用了試驗、表征技術(shù)和計算機模擬相結(jié)合的方法,能夠?qū)Ρ砻婊瘜W(xué)有更加詳細的了解。這種方法也有助于其他催化劑的設(shè)計,實現(xiàn)所需產(chǎn)品的其他轉(zhuǎn)化。