通过表面质子循环，使用Co/CoFe LDH催化剂实现糠醛的质子跃迁诱导环开环氢化反应，生成1,5-戊二醇

《ACS Catalysis》：Proton Hopping-Induced Ring-Opening Hydrogenation of Furfural into 1,5-Pentanediol over Co/CoFe LDHs via Surface Proton Cycling

开发Co/CoFe LDHs催化剂，产率达64 mmol·g?1·h?1，通过实验和理论揭示质子跳跃机制及Fe的电子调控作用，阐明环开机理。

　　

尽管金属/氢氧化物催化剂能够克服限制传统金属/氧化物将糠醛转化为1,5-戊二醇性能的“跷跷板效应”，但它们在高温下的合成过程限制了可用氢氧化物种类的选择，并且该反应中氢氧化物的催化机制尚不明确。本研究采用通用的硼氢化钠还原策略制备了结构明确的Co/CoFe LDH催化剂，其产率达到了64 mmol·g^–1·h^–1以上。通过H/D交换实验结果、理论计算和同位素动力学研究发现，Co/CoFe LDH催化剂通过质子跳跃机制促进糠醛醇的环开环氢化反应生成1,5-戊二醇；这一过程中，质子耦合电子转移（PCET）通过动态界面重构实现，并受温度和H₂压力的调控。此外，亲氧性的Fe元素引入改变了界面电子环境，增强了底物吸附能力，抑制了副反应，并促进了表面质子化过程。这项工作揭示了金属/氢氧化物催化剂中的环开环反应机制，为高效氢化催化剂的合理设计提供了理论依据。