近日，中科院大連化物所航天催化與新材料研究室的王愛琴研究員、張濤院士團隊在生物質催化轉化研究方面取得新進展，發展了一種多功能Mo/Pt/WOx催化劑，首次將纖維素“一鍋”高效轉化為乙醇。相關工作發表在《焦耳》(Joule)上。
纖維素作為自然界最豐富的生物質資源，可大量來源于農林廢棄物，其不可食用的特征使其成為理想的可再生碳資源用來生產燃料和化學品，纖維素乙醇是最重要的生物燃料之一。然而到目前為止，利用生物發酵的技術生產纖維素乙醇仍然面臨各種技術經濟上的挑戰。有鑒于此，探索非生物轉化路線生產纖維素乙醇具有重要的意義。
張濤和王愛琴團隊一直致力于生物質中C-C鍵和C-O鍵選擇性斷裂制備重要小分子醇的研究。該團隊首創了纖維素氫解制乙二醇的催化轉化反應(Angew. Chem. Int. Ed.，2008;Acc. Chem. Res.，2013)，發現了含鎢(W)化合物在催化纖維素C-C鍵選擇性斷裂反應中的獨特作用，并提出了纖維素可以經由先氧化酯化、再加氫還原制備乙醇的二步法(ChemSusChem，2017;Green Chem.， 2018)。
在此基礎上，他們結合甘油氫解制1,3-丙二醇(ChemSusChem，2016;ChemSusChem，2017)的催化劑研究，提出了一種新的Mo/Pt/WOx多功能催化劑，將纖維素氫解制乙二醇和乙二醇氫解制乙醇巧妙地耦合起來，實現了纖維素直接氫解制乙醇的過程，乙醇碳收率達到43.2%。同時該催化劑還表現出了優異的穩定性和抗CO中毒性能，使其在未來的實際應用中具有較大的潛力。通過多種光譜表征，該研究團隊提出了如圖所示的5OMo-Pt-WOx活性位結構，其中MoO5呈現配位不飽和的單分散形式，通過與納米Pt表面的相互作用，進而調變Pt-WOx的電子相互作用，促進乙二醇氫解為乙醇的反應。
上述研究工作得到國家自然科學基金委、科技部、中科院戰略性先導科技專項的資助。
