生物质生产共轭C4-C5二烯可以使许多重要的聚合物和液体燃料的可持续合成成为可能。MCM-41是一种介孔硅基材料，已被用作催化剂或催化剂载体，用于广泛的反应。由于五价Nb(V)中心高效活化C-O键的能力，新兴的Nb基催化剂在温和的条件下对生物质和相关底物的加氢脱氧表现出良好的活性。尽管有研究已经利用Nb₂O₅和NbOPO₄进行了2-MTHF转化为戊二烯的试验，但由于焦炭沉积在表面，这两种物质都遭受了快速和完全的失活，从而阻碍了活性中心

近日，曼彻斯特大学杨四海教授，Martin P. Attfield，Daniel Lee首次实现了双金属(Nb，Al)原子掺杂介孔二氧化硅（记为AlNb-MCM-41）的合成。

文章要点

1）研究人员通过微调骨架中Nb(V)和Al(III)中心的比例，实现了MCM-41中酸中心的性质和分布的优化。

2）实验结果显示，利用AlNb-MCM41（35/1/0.9）（括号中的数字表示Si/Al/Nb的原子比）2-MTHF能够在275 ℃和1大气压下以91%的高选择性定量转化为戊二烯。此外，由于Nb(V)原子分散在介孔基质中，AlNb-MCM-41在不降低2-MTHF转化率或戊二烯选择性的情况下，至少可以在十个反应循环中保持其高催化活性。

3）研究人员利用X-射线吸收光谱(XAS)、漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)和原位高场固体核磁共振(ss核磁共振)谱研究了2-MTHF在AlNb-MCM-41上的活化和转化机理。⁹³Nb单核磁共振谱揭示了2-MTHF与Nb(V)中心的结合，这是首次对Nb(V)中心的单核磁共振研究。

参考文献

Mengtian Fan, et al, Bimetallic Aluminum- and Niobium-Doped MCM-41 for Efficient Conversion of Biomass-Derived 2-Methyltetrahydrofuran to Pentadienes, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202212164

https://doi.org/10.1002/anie.202212164