利用层状双{attr}3203{/attr}氢氧化物（LDH）作为前驱体合成了高分散高活性的镍铜双金属催化剂Ni₂Cu₁/Al₂O₃，在促进生物质平台分子γ-戊内酯（GVL）选择性加氢转化为2-甲基四氢呋喃（2-MTHF）的反应中展现出优异的性能。

2-MTHF是一种具潜力的生物燃料及燃料添加剂，可由生物质平台分子糠醛、乙酰丙酸及γ-戊内酯转化得到。相比于GVL，其具有低水溶性、可与汽油以任意比例互溶等优良特性，为将GVL进一步提质为液体燃料提供了可行路径。此外，乙酰丙酸制备2-MTHF会生成中间产物GVL，而GVL到2-MTHF是整个反应的限速步骤。由于内酯环的稳定性及其开环路线对于催化体系的高度敏感性，实现GVL直接到2-MTHF高选择性转化具有一定的技术难度。

尽管不同镍铜双金属催化剂在这一过程中体现出较高的催化活性，但严苛的反应条件、较长的反应时间或高催化剂用量仍是反应所必需的。由GVL转化为2-MTHF，会经历加氢、脱水的反应步骤，需要催化剂具备金属加氢及酸脱水的双功能位点，同时需要对催化剂及反应条件进行精细调控。

最近，天津大学环境科学与工程学院吕学斌教授、纪娜教授团队制备了层状前驱体衍生的镍铜双金属催化剂促进GVL加氢转化为2-MTHF。最佳的催化剂Ni₂Cu₁/Al₂O₃实现了GVL的完全转化及88.1%的2-MTHF选择性，经6次循环后，产率下降不显著。结合表征结果，催化剂的高活性与Ni、Cu之间的协同作用及表面丰富的铜物种及路易斯酸位点有关。相比于浸渍法制备的镍铜双金属催化剂，LDH衍生的催化剂在高金属负载量下，仍可提供高活性高分散的金属位点，金属与载体间相互作用更强，表现出优异的催化性能。基于LDH材料组成多变、酸碱可调等优良特性，将其衍生的负载型催化剂用于生物质平台分子GVL加氢转化，为其进一步向高附加值化学品和生物燃料转化等过程的催化剂的设计提供了可借鉴的思路。

论文信息：

Layered double hydroxide-derived bimetallic Ni–Cu catalysts prompted the efficient conversion of γ-valerolactone to 2-methyltetrahydrofuran

Xiaotong Wang, Zhihao Yu, Lei Ye, Ming Zhang, Jian Xiong, Rui Zhang, Xiaoyun Li, Na Ji,* and Xuebin Lu*

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202101441