南昌大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院許慧都團(tuán)隊(duì)在《中國(guó)科學(xué): 化學(xué)》發(fā)表論文《氫碘酸催化在生物質(zhì)加氫脫氧過程中的應(yīng)用》，系統(tǒng)綜述了“HI-金屬催化劑-H?”和“HI-氫供體”無金屬兩類催化體系在生物質(zhì)加氫脫氧反應(yīng)中的研究進(jìn)展。氫碘酸憑借強(qiáng)親核性和還原性，可在溫和條件下高效催化生物質(zhì)氫解，部分場(chǎng)景還能實(shí)現(xiàn)無金屬催化，為生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高價(jià)值化學(xué)品和生物燃料提供了高效路徑，也為該領(lǐng)域未來發(fā)展指明了方向。

　　隨著化石能源枯竭與環(huán)保需求提升，生物質(zhì)作為綠色可再生資源，其替代化石資源生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的潛力備受關(guān)注。但生物質(zhì)含氧量高達(dá)40%~50%，能量密度較低，加氫脫氧反應(yīng)是提升其能量密度的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)加氫脫氧反應(yīng)常需高溫和貴金屬催化劑，存在成本高、選擇性不足等問題，而氫碘酸(HI)因獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，成為解決這一難題的理想輔助試劑。

　　團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，HI在加氫脫氧反應(yīng)中可同時(shí)提供酸性環(huán)境和定向還原作用，但其氧化產(chǎn)物碘單質(zhì)(I?)難以分離處理的問題長(zhǎng)期制約應(yīng)用。為此，科研人員開發(fā)了兩類高效催化體系實(shí)現(xiàn)HI與I?的原位循環(huán)：一類是“HI-金屬催化劑-H?”體系，利用Rh、Ru等貴金屬或改性碳化鎢(WC@MTMS)等低成本金屬催化劑，促使I?與H?反應(yīng)再生HI，可將纖維素、果糖等原料轉(zhuǎn)化為2,5-二甲基四氫呋喃、5-甲基糠醛等生物燃料和精細(xì)化學(xué)品，最高收率達(dá)94.2%;另一類是“HI-氫供體”無金屬體系，包括H?PO?-HI、FA-NaI-微波等五種具體方案，通過次磷酸、甲酸等氫供體原位還原I?，無需金屬催化劑即可完成轉(zhuǎn)化，不僅降低了成本，還減少了酸用量，部分體系丙酸收率超99%，且可重復(fù)使用多次。

　　兩類體系各有優(yōu)勢(shì)：金屬催化體系適用原料廣泛、反應(yīng)條件溫和;無金屬體系成本更低、環(huán)境友好，但反應(yīng)溫度相對(duì)較高。機(jī)理研究表明，反應(yīng)核心均為C–OH鍵經(jīng)碘離子親核取代轉(zhuǎn)化為C–I鍵，再通過不同路徑轉(zhuǎn)化為C–H鍵，實(shí)現(xiàn)脫氧提質(zhì)。

　　團(tuán)隊(duì)指出，未來應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)反應(yīng)機(jī)理研究、拓展木質(zhì)素等生物質(zhì)全組分利用場(chǎng)景，并重視反應(yīng)過程的環(huán)境影響與資源回收。該綜述為生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域提供了全面的技術(shù)參考，將推動(dòng)氫碘酸催化技術(shù)在綠色能源生產(chǎn)中的規(guī)模化應(yīng)用，助力節(jié)能減排與可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。