研究开发出双界面协同Pt基催化剂

羟基羧酸是一类重要的生物质基化学品，分子同时含有羟基和羧基官能团，是制备可降解高分子材料的关键单体，广泛应用于食品添加剂、医药及功能材料等领域。羟基羧酸可通过生物质基多元醇选择性氧化反应合成，是实现生物质高值化利用的核心路径之一。然而，该反应涉及脱氢、C=O活化、O-H插入等多步串联过程，且存在伯羟基/仲羟基竞争氧化、过氧化及C-C键断裂等副反应，长期面临活性与选择性难以兼顾的技术瓶颈。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究团队开发了一种具有双界面结构的CeO₂/Pt/Mg(Al)O催化剂，在无碱温和条件下实现了甘油高效选择性氧化制备甘油酸。

研究表明，该催化剂Pt纳米颗粒两侧形成CeO₂/Pt和Pt/Mg(Al)O两种界面。双界面有效调控了Pt位点的电子结构，促使反应中间体甘油醛以η²吸附模式稳定于催化剂表面，为后续C=O键活化、O-H插入及脱氢生成甘油酸提供了理想构型，从而实现高选择性。此外，Mg(Al)O载体中Al³⁺掺杂诱导产生的氧空位显著促进了氧的活化，提升了催化活性。

该催化剂在乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇等多种生物质基多元醇的氧化反应中均展现出优异的性能，转化率>91%、羟基羧酸选择性>89%。此外，该催化体系可与电解水制绿氧技术耦合运行，实现了反应过程的进一步绿色低碳化，也展示了与可再生能源基础设施对接的可行性，具有应用前景。

相关研究成果发表在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）。研究工作得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金的支持。

论文链接

CeO₂/Pt/Mg(Al)O催化剂催化氧化性能