河南理工大学史显磊教授等AIChE J.：揭秘镍-钴双金属催化剂在5-羟甲基糠醛选择性加氢反应中的构效关系

本文研究背景为5-羟甲基糠醛（HMF）选择性加氢制备2,5-呋喃二甲醇（BHMF）是生物质资源高值化利用的重要途径，但传统催化剂存在成本高或选择性差的问题。研究目的为通过设计生物炭负载的镍-钴双金属催化剂，系统考察不同Ni/Co比例对HMF加氢性能的影响，并揭示其构效关系。结果表明，等比例5wt%Ni-5wt%Co/CB催化剂在80 °C、2 MPa H2条件下实现HMF转化率100%和BHMF收率96%。通过XRD、H2-TPR、TEM、XPS及H2-TPD表征和密度泛函理论（DFT）计算，揭示了Ni-Co合金的形成诱导了从Co向Ni的电子转移，产生Niᵟ⁻/Coᵟ⁺双位点协同催化机制：Niᵟ⁻活化C=O键，Coᵟ⁺促进H2异裂，从而显著降低反应能垒。非等比例催化剂则生成NiCo2O4尖晶石与金属的混合相，破坏了协同效应，导致活性与选择性下降。研究为双金属催化剂在选择性加氢中的理性设计提供了重要理论依据。