近日，我院定明月教授课题组的最新研究成果于Chemical Engineering Journal（影响因子16.7）发表。论文题为“Pd nanoparticles encapsulated in MOF boosts selective hydrogenation of biomass derived compound under mild conditions”。我院博士后邬玉珊和2021级博士童雅文为该文章共同第一作者，武汉大学为论文第一署名单位，定明月教授和顾向奎研究员为共同通讯作者。
将可再生生物质有效转化为液体运输燃料和高附加值化学品具有重要意义。其中，生物质衍生的含氧不饱和平台分子的选择性氢化在生物质的增值中起着重要作用。由于化合物中C=C、C=O、C=N的同时存在，选择性控制特定化学键或官能团的精确活化和氢化仍然是一个挑战。作为重要的生物质平台化学品，5-羟甲基糠醛 (HMF)的选择性加氢是合成高价值化学品非常有前景的方法。然而，HMF加氢反应路径复杂，副产物偏多，导致目标产物选择性和收率偏低。
针对这一问题，本研究将 Pd 纳米粒子固定在铝基金属有机骨架Pd@MOF-303的孔隙中，用于将 HMF 选择性氢化为 DHMTHF。MOF中吡唑二羧酸盐配体中相邻的一对未配位的 N 原子可用于锚定和稳定客体 Pd 物种。MOF 封装的 Pd 纳米粒子具有均匀和小的粒径，能够暴露更多的活性位点，在 1 MPa H2和 60℃ 的温和反应条件下，表现出 95.8% 的DHMTHF 产率，产物的生成速率为 85.1 h-1。Pd 物种与MOF 之间的强相互作用促进了 Pd 的精确螯合和高度分散以及小的 Pd 纳米粒子的形成，从而有助于高催化活性、高选择性和优异的回收性能。结合DFT理论计算验证了反应的路径，揭示了催化剂结构与性能的关联关系。
该研究为木质纤维素生物质及平台化合物向高品位运输燃料的定向催化转化及封装型催化剂的设计提供了一些新思路。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723005107
