生物质是自然界中储量最丰富且可再生的绿色碳源，将其转化为高附加值精细化学品是实现化学工业可持续发展的重要途径，也是世界各国争相布局的前沿领域和当前科学研究的热点方向[1-3]。众所周知，糠醛是一种极为重要的生物质基平台化合物，由其加氢制备得到的糠醇是一种多功能的高附加值衍生物，可以广泛用于生产燃料、涂料、树脂、溶剂、润滑剂和增塑剂等[4-6]，因此，利用糠醛制备糠醇是生物质资源高效利用的重要途径，对于化学工业的绿色可持续发展具有重要意义。
糠醛分子中同时含有一个醛基和一个呋喃环，其化学性质较为活泼，在加氢反应时会产生多种副产物[7]。因此，开发合适的催化反应体系，保证醛基的优先加氢且尽量避免呋喃环的深度加氢，对于糠醛选择性加氢还原制备糠醇来说至关重要。与传统的氢气加氢体系、电化学加氢体系、光催化加氢体系和生物催化加氢体系相比，基于醇类内源氢供体的选择性加氢还原体系，因具有绿色安全、专一性高和反应条件温和等优点被认为是FF定向合成FFA的理想催化体系，而其中的核心问题是：设计开发高效稳定且廉价易制的催化剂[8]。目前，研究者的研究重点主要聚焦于金属-有机配位聚合物催化剂（MOCCs）上，例如Zr-TA[9]、Zr-LS[10]、Zr-RSL[11]、Zr-AIER
[12]、UIO-SO3H[13]、DUT-69[14]和Zr-FDCA[15]等。然而，需要说明的是，这些MOCCs均属于金属-氧配位催化剂（M-Ox-C），虽然能够有效催化糠醛向糠醇的转化，但它们除了含有Lewis酸碱位点以外，还不可避免的含有少量Bronsted酸性位点，而Bronsted酸性位点的存在会在一定程度上促进醚化和缩醛等副反应的发生，进而会降低目标产物的得率和选择性。由此可见，开发构筑一种具有更高活性和更高选择性的新型金属有机配位催化剂仍是FF选择性加氢还原制备FFA的中心任务。
单原子催化剂是一类新兴的固相催化材料，具有近100%的原子分散度、均匀的活性位点、可调的几何构型、独特的配位环境和极大的比表面积等优点[16-18]。值得指出的是，单原子催化剂制备过程中会形成M-Nx-C活性位点，其中的金属中心M和配位N原子分别展现出了较强的Lewis酸性和Lewis碱性，在醇类内源氢体系中具备选择性加氢还原能力。更为重要的是，单原子催化剂中通常缺乏Bronsted酸性位点，可以有效避免醚化和缩醛等副反应的发生，进而有助于目标产物的定向合成。因此，基于上述分析并在申请人前期研究的基础上，本项目将根据不同醇的自身特性（如供氢能力和位阻效应等），设计有效的制备策略（如软硬双模板合成法、单宁酸酸刻蚀合成法和表面活性剂限域热解合成法等），构筑新型高效的M-Nx-C单原子催化剂，进而建立相应的醇类内源氢体系，并通过对催化剂空间结构、活性位点几何构型、配位环境和酸碱性质的精准调节以及反应参数和反应动力学的系统优化，保证FF中醛基选择性加氢还原反应的优先进行，进而实现FFA的定向合成（图1）。
图1 M-Nx-C催化FF选择性加氢还原制备FFA
参考文献
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