燃料是维持人类社会运行与发展的基本要素。碳基燃料（煤、石油、天然气）代谢过程产生的CO2温室气体，正在超出地球的负荷。习近平主席在2020年9月22日第七十五届联合国大会上提出了“努力争取在2060年前实现碳中和”的战略目标，为中国下一阶段的能源转型和绿色发展指明了方向。

可再生的糠醛类木质纤维素生物质蕴含着巨大的化学能。催化炼制生物质制备高质量的液体燃料是实现“碳中和”战略的必经途径之一。2,5-二甲基呋喃（DMF）被认为是一种潜力巨大的新型生物燃料，它与目前所有的生物燃料相比，具有更高的能量密度、更高的辛烷值和更高的防爆性，便于运输和储存。相较于目前最成熟的乙醇液体燃料，DMF则更适用于民航业、重工业、建筑业等CO₂排放量巨大的领域。因此，实现从糠醛类生物质资源合成DMF液体燃料的关键科学技术就在于研发高效的加氢-氢解双功能催化剂。

基于上述研究背景，云南大学化学科学与工程学院方文浩教授课题组报道了一种活性炭负载的Ru-Ir合金纳米催化剂，可在不添加任何助剂的条件下高效氢解5-羟甲基糠醛（HMF）制备DMF。该小组成功制备了平均粒径约为2.2nm的Ru，Ir和Ru-Ir纳米粒子作为催化活性中心，通过结合催化动力学实验与原位吸附表征技术，阐明了Ru-Ir/C催化剂在HMF氢解反应中显著的双金属协同效应。研究发现，Ru与Ir之间的强相互作用诱导了界面电子转移效应，生成了缺电子Ru⁰与富电子Ir⁰双催化中心。Ru⁰位点被证实能够高效地吸附活化底物分子中的C=O以及H₂分子，而Ir⁰位点则可以极大地增强催化剂对于反应中间体中C=O的吸附，从而大幅地提升了中间产物到目标产物的转化速率。而这些基元反应在Ru/C和Ir/C催化剂上的还原速率本是十分缓慢的。因此，Ru-Ir纳米粒子中独特的合金效应协同促进了反应物和中间体的吸附活化以及游离H2分子的吸附解离。最终，Ru-Ir/C催化剂在120℃、1MPa氢气、18小时的反应条件下可将HMF完全计量地转化为DMF，且该催化剂具有优异的循环稳定性。

相关成果以封底论文形式发表在自然指数期刊Chemical Communications上(https://doi.org/10.1039/D0CC07782H)。论文题目为Efficient hydrogenation of 5-hydroxymethylfurfural using a synergistically bimetallic Ru–Ir/C catalyst，第一作者为2019级硕士生王英浩，通讯单位为云南大学化工学院。该工作获得了国家自然科学基金、云南省“青千”、“优青”及“后备人才”项目，以及云南大学“青年英才计划”的资助。

参考资料

[1] 方文浩课题组在Chem Commun报道生物燃料绿色合成新催化剂http://www.chem.ynu.edu.cn/info/1073/2135.htm