乙酰丙酸乙酯(EL)具有与乙酰丙酸（LA）相似的化学性质，可用于加氢合成γ-戊内酯（GVL）。与LA相比，EL沸点较低，无酸，有利于提高催化剂稳定性和反应器防腐性能。因此，EL是合成GVL的较好选择。迄今为止，各种催化剂，包括Ru、Pd、Cu、Ni、Co和Zr磷酸盐等可催化烷基乙酰丙酸加氢以高效生产GVL。此外，除了活性金属相外，载体的选择对催化性能具有很大影响。CeO₂是一种著名的功能稀土材料，由于其可以在不改变相的情况下改变氧浓度，提供大而稳定的储氧容量，因此在许多催化反应中具有广泛的应用。

有鉴于此，中科院山西煤炭化学研究所朱善辉副研究员，董梅研究员，樊卫斌研究员报道了具有三种CeO₂（纳米棒，纳米立方和八面体）载体的Ru/CeO₂催化剂用于乙酰丙酸乙酯（EL）加氢成γ-戊内酯（GVL），其中CeO₂暴露了（1 1 0），（1 0 0）和（ 1 1 1）面。

文章要点

1）三种Ru/CeO₂催化剂和CeO₂裸载体的SEM和TEM图像显示，分别形成了CeO₂纳米棒、纳米立方体和八面体。由于缺乏稳定剂，180℃时的成核和晶化速率很难控制，部分CeO₂立方体呈团聚状，尺寸不完全均匀。加载Ru后没有明显变化。在CeO₂表面的边缘可以粗略地观察到一些Ru纳米颗粒。HRTEM图像分析表明，CeO₂纳米棒主要露出(110)和(100)面，而CeO₂纳米立方体和CeO₂八面体分别露出(110)和(111)面。此外，HRTEM图像清楚地显示，Ru纳米颗粒强烈地锚定在CeO₂的表面或边缘，这表明形成了强大的锚定界面。CeO₂纳米棒(110)面的大氧空位和高比表面积使Ru与CeO₂结合并分散Ru物种，从而导致Ru在Ru/CeO₂纳米棒上的高度分散。

2）CeO₂/Ru纳米棒具有优异的催化性能，GVL产率为99.4%。EL加氢成GVL的总体反应图表明，活化能垒遵循Ru₁₀/CeO₂（1 1 0）＜Ru₁₀/CeO₂（1 0 0）＜Ru₁₀/CeO₂（1 1 1）。此外，Ru/CeO₂催化剂用于催化EL加氢成GVL的性能依赖形状，主要与CeO₂暴露面和氧空位浓度有关。

Xiaoqing Gao, et al, Ru/CeO₂ catalyst with optimized CeO₂ morphology and surface facet for efficient hydrogenation of ethyl levulinate to γ-valerolactone, Journal of Catalysis (2020),

DOI：10.1016/j.jcat.2020.05.012

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.05.012