顆粒在線訊：近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所環(huán)境與能源納米材料中心在常溫常壓電催化肉桂醛（CAL）選擇性加氫研究中取得進展。該工作合成了碳負載的鉑修飾氧化鉬納米粒子催化劑（Pt-MoO3/C），探究了其在電化學CAL選擇性加氫中的性能，實現(xiàn)高效C=O選擇性加氫生成肉桂醇（COL）。

　　在有機合成工業(yè)中，α，β-不飽和芳香醛選擇性加氫制備高附加值化學品具有重要意義。CAL是α，β-不飽和芳香醛中的代表化學品，具有多種合成路線，可用于生產日用化工產品和制藥工業(yè)的中間體，其加氫產物COL通常作為香精添加劑應用于草莓、梨、桃、檸檬等花卉的香皂或化妝品香精中。此外，COL還可進一步合成肉桂酰氯，作為藥物原料用于血管收縮或治療癌癥。電化學加氫作為一種高效的合成方法，具有一些明顯的優(yōu)點，如從水系電解液中獲取安全的氫源、快速的反應動力學，以及溫和的反應條件等。然而，還原電位下的析氫反應將會是競爭反應，需要合理控制，同時，電還原C=O鍵生成COL受到競爭反應C=C鍵還原的阻礙。從熱力學和動力學的角度來看，CAL中C=C比C=O更容易被氫化。因此，需要設計一種克服能壘的催化劑選擇性合成COL。 

　　鑒于此，研究人員采用有機液相法合成了碳負載的鉑修飾三氧化鉬納米顆粒催化劑（Pt-MoO3/C）。研究表明，催化劑中MoO3納米顆粒分散在碳基底上，而Pt團簇修飾在MoO3表面。電化學測試發(fā)現(xiàn)，電解液中加入CAL后出現(xiàn)了明顯的還原峰，且析氫反應被抑制。Pt-MoO3/C對反應物CAL的強吸附作用使得表面CAL濃度比Pt/C和MoO3/C催化劑更高，還原峰發(fā)生了明顯負移。對反應條件進行優(yōu)化后，研究發(fā)現(xiàn)使用Pt-MoO3/C作為催化劑在-0.4 V（vs. RHE）電位下，反應時間為兩倍理論電量時，反應物幾乎完全轉化，此時對產物COL選擇性達78%，電流效率約為50%。根據(jù)密度泛函理論計算結果顯示，Pt與MoO3之間的協(xié)同作用使得電子在MoO3（002）表面富集，CAL更傾向于以垂直吸附的構型吸附在表面，因此有助于C=O鍵優(yōu)先加氫，選擇性生成COL。該工作以抑制競爭反應以及調節(jié)反應物吸附構型為基礎設計了催化劑，實現(xiàn)了對目標產物較高的選擇性及反應效率，為生物質衍生有機物電催化選擇性加氫反應催化劑的組分功能設計提供了新思路。

　　相關研究成果發(fā)表在Chemical Communications上。研究工作得到了國家自然科學基金的資助。

圖1 Pt-MoO3/C的HRTEM和能譜表征結果

圖2 （a）不同催化劑的LSV曲線；（b）不同反應物濃度的LSV曲線；（c-d）不同催化劑、電位對轉化率、法拉第效率及產物選擇性的影響

圖3 （a）DFT計算模型Pt3-MoO3（002）；（b）肉桂醛平行吸附構型；（c）肉桂醛垂直吸附構型；（d）電荷密度差圖