Re基催化劑在催化加氫領(lǐng)域，特別是C=O鍵加氫方面有著廣泛的潛在應(yīng)用。大連理工大學(xué)梁長(zhǎng)海教授的先進(jìn)材料與催化工程課題組，多年來著眼于負(fù)載型高效Re基涉氫反應(yīng)催化劑的設(shè)計(jì)、制備及催化性能研究，在多相催化加氫方面取得系列新進(jìn)展。

近日，梁長(zhǎng)海教授與法國(guó)普瓦捷大學(xué)Gwendoline Lafaye教授等合作，首次研究了由催化劑結(jié)構(gòu)引起的Co-Re相互作用在不飽和醛加氫反應(yīng)中的催化機(jī)理。

團(tuán)隊(duì)成員采用不同的制備方法得到了一系列具有不同接觸界面結(jié)構(gòu)的Co-Re雙金屬催化劑（Isolated結(jié)構(gòu)、Janus-Type結(jié)構(gòu)以及Core(Co)-Shell(Re)結(jié)構(gòu)）。

研究表明，隨著活性金屬接觸度的增加，催化劑相互作用增強(qiáng)，有效促進(jìn)Re前體的還原。

DOS計(jì)算結(jié)果證實(shí)低價(jià)態(tài)的Re組分更有利于加氫中間物的吸附。此外，低價(jià)態(tài)活性金屬相也會(huì)增強(qiáng)活性位的氫活化能力，進(jìn)一步提高催化劑的檸檬醛加氫反應(yīng)性能。同時(shí)，金屬間相互作用可以促進(jìn)電子由Re向Co偏移，有利于檸檬醛中富電子醛基官能團(tuán)在Re組分表面的吸附。

基于以上不同作用機(jī)理，具有Janus-Type結(jié)構(gòu)以及Core-Shell結(jié)構(gòu)催化劑的反應(yīng)活性顯著高于單金屬和具有Isolated結(jié)構(gòu)的雙金屬催化劑；然而Co-Re相互作用的形成造成金屬間過度接觸，會(huì)在一定程度上抑制檸檬醛加氫反應(yīng)，動(dòng)力學(xué)分析擬合結(jié)果進(jìn)一步證明了該觀點(diǎn)。

相關(guān)結(jié)果發(fā)表在ChemSusChem（2019, 12, 807-823）上，并被選為封面論文介紹。ChemSusChem是國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域最具權(quán)威和最有影響力的學(xué)術(shù)期刊之一，2018年影響因子高達(dá)7.411.

Lafaye G, Di X, Especel C, et al. Supported Co‐Re bimetallic catalysts with different structures as efficient catalysts for hydrogenation of citral[J]. ChemSusChem, 2019.

近年來，先進(jìn)材料與催化工程課題組開發(fā)了制備單金屬Re/C催化劑的微波輔助熱解法。該方法在不引入任何溶劑的同時(shí)，顯著縮短催化劑的制備周期。催化劑在水相丁二酸加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性及穩(wěn)定性，可以高選擇性轉(zhuǎn)化丁二酸為四氫呋喃及丁內(nèi)酯（Catal. Sci. Technol., 2015, 5, 2441-2448）。

在此工作基礎(chǔ)上，采用相同的方法高效制備了Re-M（M=Ru、Pt、Rh）雙金屬催化劑，并從動(dòng)力學(xué)角度研究金屬間協(xié)同效應(yīng)調(diào)控丁二酸催化轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的作用機(jī)制。

研究表明，Re-Ru/C催化劑中Ru組分有利于丁二酸氫解而Re組分有效促進(jìn)丁二酸加氫，Re-Ru協(xié)同作用可以在保持催化劑高活性的同時(shí)抑制氫解性能。此外，金屬間相互作用能夠優(yōu)化金屬還原效率并增強(qiáng)氫氣的活化能力，從而進(jìn)一步提高催化活性。另一方面，影響丁二酸加氫產(chǎn)物選擇性的關(guān)鍵因素取決于中間產(chǎn)物丁內(nèi)酯的活化及加氫，Re-M間協(xié)同作用可以改變中間產(chǎn)物和氫氣的活化狀態(tài)促使丁內(nèi)酯加氫開環(huán)選擇性生成1,4-丁二醇。然而，當(dāng)Re-M組分形成金屬間相互作用后，不同類型/強(qiáng)度的金屬間協(xié)同作用對(duì)丁二醇選擇性的影響則非常有限。強(qiáng)相互作用更有助于抑制催化劑的氫解效應(yīng)，減少反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)一步裂解，避免副產(chǎn)物的累積。（Catal. Sci. Technol., 2017, 7, 5212-5223; Ind. Eng. Chem. Res., 2017, 56, 4672-4683）

同時(shí)，梁長(zhǎng)海教授與美國(guó)南卡羅來納大學(xué)John R. Monnier和John R. Regalbuto教授合作進(jìn)一步在Re-Ir/C催化劑制備及其丁二酸水相加氫方面取得了突破性的成果（ACS Catal., 2018, 8, 6486-6494）。

研究工作采用強(qiáng)靜電吸附法研制高分散Re-Ir/C催化劑，并用于丁二酸水相加氫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)Re-Ir間相互作用的形成顯著提高丁二酸加氫反應(yīng)催化活性，并高選擇性生成中間產(chǎn)物丁內(nèi)酯。在水相酸加氫反應(yīng)中，雙金屬納米合金催化劑由于其適宜的電子效應(yīng)、幾何效應(yīng)、空間效應(yīng)和有序結(jié)構(gòu)等特殊性質(zhì)，展現(xiàn)出較傳統(tǒng)金屬催化劑更加優(yōu)異的效催化活性及穩(wěn)定性。