催化剂上催化位点的表面结构对催化反应选择性起到关键作用，北京化工大学张欣、卫敏、明尼苏达大学Donald G. Truhlar等通过密度泛函理论计算方法、微观动力学模型（microkinetic modeling）对糠醇合成催化反应中表面结构的影响进行研究，作者通过对界面上9种不同结构的Ni（改变边界、台阶、拐角位点（terrace, step, corner）的配位数目），并且发现了三种糠醇转化反应过程，其中表面结构对吸附结构有影响，并导致产物的选择性。对能垒的分析结果显示，在terrace位点的催化反应过程更有效的促进生成四氢糠醇的反应，在corner位点上则更容易进行切断C-OH键生成2-甲基呋喃，在step位点上生成四氢糠醇和2-甲基呋喃的反应能垒类似。作者对三种吸附位点进行表征，验证了吸附位点的结构对反应选择性重要影响，其中吸附的氢原子和呋喃甲醇上C3位点之间的距离更近时，反应更容易生成四氢糠醇；当吸附的糠醇分子上的醇氧原子上的负电荷更多，并且当醇氧原子和碳之间的键长增加时，该过程容易生成2-甲基呋喃。由于该反应在step位点上两种反应能垒类似，作者通过动力学方法研究了该反应过程，结果显示当反应温度较低并且配位数较高时，四氢糠醇是主要产物，当反应温度较高且配位数时反应中2-甲基呋喃为主要产物。

本文要点：

（1）作者对反应过程中在corner位点上对反应中的立体抑制过程进行了总结，通过Ni向反应物中的醇基氧上转移电荷，实现了改善C-OH键的切断过程。这种理论研究结果为设计催化剂提供了方案。

参考文献

Lifang Chen, Jingyun Ye, Yusen Yang, Pan Yin, Haisong Feng, Chunyuan Chen, Xin Zhang*, Min Wei*, and Donald G. Truhlar*

Catalytic Conversion Furfuryl Alcohol to Tetrahydrofurfuryl Alcohol and 2-Methylfuran at Terrace, Step, and Corner Sites on Ni，ACS Catal 2020，

DOI：10.1021/acscatal.0c01441

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01441