卫敏/杨宇森ACS Catalysis：多相界面催化剂电子局部交换，增强生物基平台化合物高选择性氧化

将生物质转化为一系列高附加值的化学品、氢和液体燃料已引起人们的广泛关注。通常，从生物质衍生的呋喃类物质(例如5-羟甲基糠醛，HMF)的氧化过程中获得的2,5-呋喃二甲酸(FDCA)被认为是对苯二甲酸的替代物，并作为合成下一代聚酯的合适单体。对于控制FDCA的选择性和生产速度，高性能多相催化剂在该反应中具有关键作用。

传统的贵金属或过渡金属氧化物(例如铂、金、钴氧化物及锰氧化物)基催化剂具有高活性，但由于在反应过程中会产生难以分解的腐植酸，这些催化剂的选择性及稳定性通常较差。因此，有必要设计和开发具有优良催化性能和长期耐久性的高效多相催化剂。

基于此，北京化工大学卫敏和杨宇森等通过对层状双氢氧化物(LDHs)前体进行煅烧处理(在400-700°C的空气中)，成功制备出Co₃O₄/Co₂MnO₄金属氧化物复合催化剂(CoMn-MOCs)，并且其具有不均匀的界面。

HR-TEM、XAFS、XPS和拉曼光谱证明，在Co₃O₄/Co₂MnO₄非均匀界面发生强电子局部交换作用，即电子从尖晶石中的Mn转移到氧化物中的Co，其强度可通过调节前驱体的煅烧温度来调节。因此，优化的CoMn-MOCs-500催化剂对HMF氧化为FDCA反应具有较好的催化性能(转化率>99%，收率达98%)。

此外，原位实验研究和密度泛函理论(DFT)计算表明，界面位点(Co²⁺−O−Mn⁴⁺)作为内在活性中心：在Mn⁴⁺位点处，C═O基团经历了吸附活化，随后界面晶格氧发生迁移以实现醛氧化成羧酸；同时O₂分子在原位产生的氧空位处经历了解离。

此外，最优的CoMn-MOCs-500催化剂实现了11种生物质衍生的呋喃类化合物高效转化为相应的羧酸，表明了该催化剂上选择性氧化反应的普遍性。总的来说，该项工作证明了电子局部交换作用触发的晶格氧迁移率，这为用于生物质平台化合物氧化反应的高性能催化剂设计提供了理论基础。

Heterogeneous Interface Catalysts with Electron Local Exchange toward Highly Selective Oxidation of Biomass Platform Compounds. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.2c05090

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卫敏/杨宇森ACS Catalysis：多相界面催化剂电子局部交换，增强生物基平台化合物高选择性氧化

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