王威燕教授团队在催化领域国际顶级期刊发表研究成果

近日，我校化工学院王威燕教授团队在国际催化领域顶级期刊《ACS催化》（ACS Catalysis，IF=13.700）上发表题为《可放大制备CoS-MoS₂催化剂用于木质素衍生物酚类脱氧制备芳烃》“Scale-Up Foreseeable Fabrication of CoS-MoS₂for Efficient Deoxygenation of Lignin-Derived Phenolics to Arenes”的最新成果，我校王威燕教授、仵奎讲师和大连化物所李昌志研究员为共同通讯作者，我校为第一通讯单位。

为了减少二氧化碳排放和对化石燃料的依赖，开发化学品的绿色制造技术受到国内外的广泛关注。生物质木质素油主要成分为酚类衍生物，可以进一步通过催化脱氧转化为芳香烃产品。然而，在此脱氧过程中，C_Ar-O键断裂通常需要较高的反应温度，与此同时，芳环容易加氢而饱和而丧失芳香性，且催化剂容易结焦失活。针对上述木质素油脱氧过程中的问题，该团队创新性地通过利用MoS₃分解释放的S，将锚定在表面的钴氧化物原位硫化，开发出一种可大规模制备CoS-MoS₂高效直接脱氧催化剂的新策略。该策略不仅避免了有毒有害H₂S气体的使用，而且能够显著促进助剂Co的分散，形成大量的CoS-Edge界面。

CoS-MoS₂高效脱氧催化剂制备及规模放大示意图

研究表明，在4-甲基苯酚的脱氧反应中，制备的催化剂表现出卓越的活性。即使在低至120℃的反应温度，也能够实现100%的甲苯收率，刷新了目前非贵金属催化剂上酚类直接脱氧的最低反应温度。作者通过DFT理论研究发现，CoS-Edge界面的形成增强了反应物的吸附，并降低了所有基元反应的能垒，尤其是速率控制步骤。在优化的反应条件下，该催化剂上多种木质素衍生芳香氧化物的芳烃收率均超过98%，此外，该催化剂连续使用8次后仍然保持活性不变，表明其具有很好的稳定性。进一步研究显示，将催化剂制备规模放大了200倍后，单次合成出169.5克CoS-MoS₂催化剂，其脱氧活性几乎没有变化，意味着在大规模制备催化剂时，可以保持其高效的催化性能。该成果为木质素油的升级提质提供了一条高效的途径，在工业催化和生物质转化领域具有很强的应用潜力。

MoS₂和CoS-MoS₂催化4-甲基苯酚脱氧反应中的能量变化

该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上项目、湖南省“过程强化与绿色化工”创新团队等的支持，是王威燕教授团队在生物质转化研究的又一重要成果。

王威燕教授指导学生科研

王威燕教授已在ACS Energy Lett、ACS Catal、J Energy Chem、Green Energy Environ等期刊发表科研论文60多篇，授权国家发明专利9项，获中国石油和化学工业联合会科学技术发明一等奖、湖南省自然科学奖三等奖等。