近日，我院2019级博士研究生曹新诚为第一作者在《Applied Catalysis B: Environmental》（IF=24.319）上发表了题为“Al-modified Pd@mSiO₂ core-shell catalysts for the selective hydrodeoxygenation of fatty acid esters: Influence of catalyst structure and Al atoms incorporation”的研究性论文，我院林化所蒋剑春院士、徐俊明研究员为通讯作者。文章首次报道和使用含有丰富Brønsted (B) 和 Lewis酸 (L) 位点的贵金属钯纳米核壳催化剂用于催化油脂及其模型化合物转化，并探究了催化剂结构与性能之间的构效关系，该研究为纳米核-壳型催化剂在油脂加氢脱氧反应中的应用提供了范例。

一是通过简单的一锅法合成了带有铝原子掺杂的Pd@Al_x-mSiO₂纳米核壳催化剂。本研究通过分子间作用力成功合成了内核为金属钯，外壳为带有铝原子掺杂介孔二氧化硅的纳米核壳催化剂（Pd@Al_x-mSiO₂），如图1所示。该催化剂不仅具有大的比表面积（> 700 m²·g^-1），而且具有发达的孔结构，平均孔径约为4.5 nm。

图1. Pd@Al₃-mSiO₂纳米核壳催化剂的TEM谱图

二是通过在二氧化硅外壳引入铝原子提高了合成催化剂的B和L酸位点数量，实现了油脂分子在温和反应条件下转化为柴油链状烷烃的目标。在260 ^oC和3.0 MPa H₂的反应条件下反应5.0 h后，Pd@Al₃-mSiO₂可以有效地将大豆油和棕榈油转化为相应的柴油链状烷烃，产率高达80 wt%以上。此外，该催化剂具有良好的循环使用性能，循环使用5次之后，棕榈酸甲酯的转化率依然保持在90%以上。

图2. Pd@Al_x-mSiO₂催化脂肪酸酯脱氧可能的反应机理

三是研究了Pd@Al_x-mSiO₂纳米核壳催化剂结构与性能之间的构效关系，提出了可能的加氢脱氧反应机理。通过对催化剂构效关系的探究，发现Pd@Al_x-mSiO₂催化剂的高活性主要源于金属Pd、L和B酸位点三者之间的协同催化效应（图2），即金属Pd负责解离氢气为加氢反应提供需要的活性氢，而L和B酸位点分别促进了反应物和中间体脂肪醇的吸附和快速转化。此外，独特的催化剂构型使脂肪醛中间体优先被外壳上酸性位点吸附，避免了与金属Pd直接接触，从而在一定程度上抑制了C-C键断裂，提高了催化剂对柴油链状烷烃的加氢脱氧选择性。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092633732200008X