5-甲基糠醛（MF）是一种非常有用的化学品。生物质平台分子5-(羟甲基)糠醛（HMF）以H₂为还原剂选择性加氢合成MF具有极大的吸引力，然而由于HMF中C=O键的加氢反应在动力学和热力学上都比C-OH更有利，这一路线尚未实现。

近日，中科院化学研究所韩布兴院士，刘会贞研究员，华东理工大学龚学庆教授，Zhi-Qiang Wang报道了制备了孤立的单原子催化剂（SAC）Pt₁/Nb₂O₅-Ov，Pd₁/Nb₂O₅-Ov和Au₁/Nb₂O₅-Ov，其中单个金属原子负载在氧缺陷Nb₂O₅载体（Nb₂O₅-Ov）上。

文章要点

1）TEM图像显示，在Nb₂O₅-Ov的表面上没有观察到Pt团簇或颗粒，而映射图则显示Nb，O和Pt在整个结构上均匀分布。AC–HAADF–STEM图像显示，Nb₂O₅-Ov表面上显示出一些明显的亮点，表明原子分散的Pt锚定在Nb₂O₅-Ov载体上。此外，EXAFS结果证实了Pt₁/Nb₂O₅-Ov中唯一存在分散的单个Pt原子

2）实验结果显示，以H₂为还原剂，SACs能有效催化HMF加氢制MF，全转化率时MF选择性>99%，而以Nb₂O₅为载体的金属纳米催化剂的选择性极差。

3）实验和密度泛函理论（DFT）研究结果表明，SACs的独特反应性能源于Pt₁/Nb₂O₅-Ov界面附近的Nb和Pt位点的协同作用。Pt原子负责H₂的活化，而Nb则活化反应中的C-OH。

这项工作为通过使用H₂作为还原剂将生物质衍生的HMF直接加氢制MF开辟了道路。

参考文献

Li, S., Dong, M., Yang, J. et al. Selective hydrogenation of 5-(hydroxymethyl)furfural to 5-methylfurfural over single atomic metals anchored on Nb₂O₅. Nat Commun 12, 584 (2021)

DOI：10.1038/s41467-020-20878-7

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20878-7