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为解决生物质衍生糠醛（FF）的利用及转化问题，研究人员以铜基镁铝催化剂开展糠醛气相加氢制糠醇（FA）研究。结果显示 25CMA 催化剂在 453K 时性能最佳，产率 64.5% ，稳定性近 30h。该研究为糠醛氢化工业应用提供可能。
随着全球人口的不断增长，能源需求也在持续攀升。在工业和经济蓬勃发展的同时，环境问题却日益严峻，其中全球变暖更是成为了人们关注的焦点。在这样的大背景下，开发绿色可持续的化学技术，利用丰富的生物质资源，成为了化学工业实现可持续发展、达成联合国可持续发展目标的关键路径。
生物质作为一种广泛存在且可再生的资源，能为燃料和关键化学原料的生产提供支持。将生物质衍生化合物进行氢化处理，有望以可持续的方式开发出石油基产品。在众多生物质衍生化合物中，糠醛（Furfural，FF）是一种至关重要的平台化学品，它由木质纤维素衍生物木糖脱水制得，可进一步用于生产多种高附加值化学品。例如，糠醛催化加氢能发生氢化、氢解和脱羰等反应，其中，糠醛加氢生成糠醇（Furfuryl alcohol，FA）在树脂、赖氨酸、维生素 C、润滑剂和纤维等领域有着广泛的应用。
然而，在糠醛加氢制备糠醇的过程中，面临着诸多挑战。一方面，传统的均相催化剂存在着分离困难等问题，而且从经济和环境的角度考虑，开发非均相催化剂替代传统均相催化剂成为了众多工业过程的迫切需求。另一方面，虽然已有多种用于糠醛加氢的催化剂被报道，如铜铬矿基催化剂、Cu/C 催化剂、Raney Ni 和 Ni 非晶合金等，但寻找一种价格低廉、稳定性好且环境友好的催化剂依旧是研究的重点方向。
在这样的研究需求下，来自国内的研究人员开展了一项关于生物质衍生糠醛氢化的研究。研究人员致力于探索不同铜负载量的镁铝层状双氢氧化物（Layered Double Hydroxides，LDH）催化剂在糠醛加氢反应中的催化活性，希望找到一种性能优异的催化剂，为糠醛加氢制糠醇的工业化应用提供可能。最终，研究取得了重要成果，相关论文发表在《Biomass and Bioenergy》上。
研究人员在此次研究中主要运用了以下几种关键技术方法：首先，采用 Reichle 的共沉淀法合成了镁铝水滑石（Hydrotalcite，HT）材料，在此基础上通过浸渍法负载不同比例的铜，制备出所需的催化剂；其次，利用粉末 X 射线衍射（p-XRD）分析技术，对还原前后的催化剂进行结构特征检测；此外，还运用了比表面积分析（BET）技术，用于研究催化剂的物理性质。
XRD 分析和 BET 表面面积研究
研究人员通过 p-XRD 分析对合成的负载铜的 MgO-Al2O3催化剂进行研究，观察其还原前后的结构特征。从分析结果来看，在煅烧和未煅烧的 Mg/Al 水滑石的 p-XRD 图谱中，出现了明显的衍射峰。这表明 Al3+阳离子取代了未煅烧水滑石材料结构中带正电的类水镁石 Mg (OH)2层中的 Mg2+阳离子位点。同时，BET 表面面积分析则为研究催化剂的物理性质提供了重要数据，进一步帮助研究人员了解催化剂的特性。
可能的反应机理研究
研究人员基于 H2-TPR 分析提出了可能的反应机理。整个加氢过程首先是氢分子吸附在催化剂表面，在 Cu0物种上发生解离。随后，糠醛逐渐与金属铜以及催化剂的碱性位点相互作用，生成糠醇。研究发现，铜基催化剂在选择性氢化 C=O 键的同时，能够保持呋喃环中的 C=C 键，这一特性对反应的进行起到了关键作用。
催化剂性能研究
在对催化剂性能的研究中，研究人员发现不同条件下催化剂的表现有所差异。在 523K 下还原的催化剂，为糠醛的有效氢化提供了最多的催化活性位点。在不同铜负载比例的研究中，负载 25wt% 铜的 25CMA 催化剂表现最为突出。温度研究显示，25CMA 催化剂在 453K 时催化效果最佳，糠醇产率可达 64.5% 。不过，当温度升高时，催化剂会逐渐失活。在稳定性方面，该催化剂能保持近 30h 的稳定催化，但之后活性会逐渐下降。通过热重分析（TGA）和 BET 分析证实，这主要是由于焦炭形成所致。
研究人员通过一系列实验，成功制备出铜基镁铝层状双氢氧化物催化剂，并对其在糠醛加氢制糠醇反应中的性能进行了深入研究。研究结果表明，25CMA 催化剂在特定条件下具有较高的催化活性和一定的稳定性，为糠醛氢化制备糠醇的工业化应用提供了新的方向和可能。
这一研究成果意义重大。一方面，它为解决生物质衍生糠醛的有效利用问题提供了新的途径，有助于推动生物质资源在化学工业中的可持续发展；另一方面，该研究中发现的高效催化剂，也为其他类似的催化反应提供了参考和借鉴，促进了非均相催化剂领域的发展。未来，有望基于此研究成果，进一步优化催化剂性能，提高糠醛加氢制糠醇的效率，加速其工业化应用进程，为相关产业带来新的发展机遇。
