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生物質(zhì)來源于植物光合作用所吸收固定的二氧化碳和水，是可再生碳資源。面對(duì)日趨嚴(yán)峻的化石資源和環(huán)境問題，生物質(zhì)資源因具有可再生性和碳中性等特點(diǎn)而在開發(fā)利用方面?zhèn)涫荜P(guān)注。生物質(zhì)存在大量以C-O單鍵或C=O雙鍵形式存在的鍵合氧，難以直接用于化學(xué)化工行業(yè)。因此，通過催化轉(zhuǎn)化過程將生物質(zhì)中的C-O鍵定向轉(zhuǎn)化，獲得二元醇、氨基醇和羥基酯等高值含氧化學(xué)品并開發(fā)具有高選擇性和高穩(wěn)定性的催化反應(yīng)體系是研究熱點(diǎn)。中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所可再生碳資源催化轉(zhuǎn)化組致力于生物質(zhì)資源的高值化轉(zhuǎn)化利用，發(fā)展了系列生物基高值化學(xué)品的催化合成技術(shù)。近期，該課題組以半纖維素衍生下游產(chǎn)品——四氫糠醇為原料，構(gòu)建了具有氧化物/金屬-反相結(jié)構(gòu)的稀土基非貴金屬Ni催化劑（4CeOx/Ni），并利用氧化物-金屬界面的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控實(shí)現(xiàn)了特定C-O鍵的高選擇性氫解斷裂，高收率獲得了1,5-戊二醇。該催化劑體系能夠?qū)⑾盗心举|(zhì)纖維素基平臺(tái)化合物及廢塑料選擇性轉(zhuǎn)化為高附加值含氧化學(xué)品。研究表明，4CeOx/Ni反相催化劑中，稀土氧化物與金屬鎳之間強(qiáng)電子相互作用誘導(dǎo)了界面富電子Ni-VO-Ce催化位點(diǎn)的生成，增強(qiáng)了其對(duì)特定醚C-O鍵的選擇性吸附，并促進(jìn)了界面活性Hδ?物種的形成。同時(shí)，兩者的協(xié)同作用提高了C-O鍵氫解速率。上述研究加深了科學(xué)家對(duì)金屬-氧化物界面電子強(qiáng)相互作用的認(rèn)識(shí)，為生物質(zhì)和廢棄塑料高值轉(zhuǎn)化催化劑的設(shè)計(jì)工作提供了新思路。相關(guān)研究成果以Inverse ceria-nickel catalyst for enhanced C–O bond hydrogenolysis of biomass and polyether為題，發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。該工作由蘭州化物所和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)合作完成。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃“西部青年學(xué)者”項(xiàng)目和甘肅省科技重大專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目的支持。論文鏈接CeOx/Ni反相催化劑實(shí)現(xiàn)多種生物基化合物及廢棄塑料的高值化利用