生物质衍生的5-(羟甲基)糠醛（HMF）催化氧化制2,5-呋喃二酸（FDCA）是制备生物塑料单体的一条很有前途的途径。然而目前开发廉价的非贵金属催化剂用于高效地将HMF氧化为FDCA仍然极具挑战性。

近日，厦门大学林鹿教授，唐兴助理教授报道了提出了一种简便、绿色的维生素C（VC）辅助的固相研磨方法来合成介孔Mn−Co尖晶石氧化物，提高了氧空位（O_v）浓度，以空气为氧源（130 °C，1.5 MPa空气，3 h），该方法可以获得的FDCA产率高达96%。值得注意的是，Mn₃Co₂O_x−0.3VC提供了2611 μmol_FDCA·g_cat⁻¹·h⁻¹的优异生成速率，是目前已报道的锰基催化剂中最高值。

文章要点

1）实验研究表明，Mn−Co氧化物对羟甲基糠醛氧化的催化性能与其Mn−O键强度有很好的对应关系。O_v浓度越高的催化剂，Mn−O键强度越弱，晶格氧（O_L）反应活性越高。

2）密度泛函理论（DFT）计算表明，增加O_v量不仅可以通过降低O_v的生成能来提高催化剂的醇活性，而且还可以通过显著降低O₂的吸附能来促进O₂在催化剂上的吸附和活化，从而提高催化剂对HMF的氧化活性。

3）O_v浓度越高的催化剂对底物的吸附能力越强，这也潜在的促进了HMF的氧化反应。

这项工作通过Mars-van Krevelen机制揭示了锰基氧化物中的O_v对氧化催化的影响。

参考文献

Huai Liu, et al, Vitamin C‑Assisted Synthesized Mn−Co Oxides with Improved Oxygen Vacancy Concentration: Boosting Lattice Oxygen Activity for the Air-Oxidation of 5‑(Hydroxymethyl)furfural, ACS Catal. 2021

DOI：10.1021/acscatal.0c04503

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04503