青岛能源所提出硬脂酸甲酯选择性氢解的协同催化机理
硬脂醇是生产润滑剂、化妆品、表面活性剂和增塑剂的重要化工原料。制备硬脂醇的方法很多，其中直接加氢的方法因其原料范围广、收率高、环境友好等优点而备受关注。价格低廉的Cu-Zn-Al催化剂能够有效催化酯或羧酸的选择性加氢得到醇，在工业中应用广泛。然而，由于该催化剂体系化学成分复杂、制备方法各不相同，Cu物种在催化剂表面的分散机制，Cu、Zn和Al物种的相互作用机制和协同效应以及催化活性中心尚未形成共识。
为了弄清这一问题，青岛能源所多相催化转化研究组利用ZnAl2O4尖晶石作为载体合成系列铜基催化剂，在硬脂酸甲酯的氢解反应中表现出优异的选择性加氢能力，得到硬脂醇及相关产物的选择性超过90%。
研究团队通过分析多种表征结果发现，尖晶石中的Zn原子抑制了Cu物种在还原过程中的团聚，提高Cu物种在催化剂表面的分散度对活化氢和选择性加氢的活性十分重要。另一方面，尖晶石载体中的氧空位有利于氢溢流的发生和酯基的吸附活化，从而提高催化剂在硬脂酸甲酯选择性加氢中的反应活性。DFT计算结果表明，羰基碳更易受到亲核攻击，使得羰基侧的C-O键比甲基侧的C-O更易发生断裂。综合实验和理论计算结果，硬脂酸甲酯选择性氢解生成硬脂醇的反应可能遵循ZnAl2O4尖晶石的Cu+物种和表面氧空位的协同催化机理。
上述工作发表在Chemical Engineering Journal上。第一作者是多相催化转化研究组联合培养博士生肖征廷，通讯作者为多相催化转化研究组正高级工程师陈松、副研究员李广慈和中国海洋大学教授李春虎。该工作得到山东省重点研发计划（重大科技创新工程）和山东能源研究院探索基金等项目的支持。（文/辛洪川 图/肖征廷）
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161362
Zhengting Xiao, Dongcai Shen, Kai Guo, Guangci Li*, Wentai Wang, Xuebing Li, Song Chen*, Chunhu Li*. Selective hydrogenolysis of methyl stearate into stearyl alcohol by synergistic catalysis of Cu+ species with the surface oxygen vacancies of ZnAl2O4 spinel. Chemical Engineering Journal, 2025, 509, 161362.
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