光熱催化是一種結合熱催化和光催化優點的極具發展前景的催化方法。

基于此，2024年11月23日，鄭州大學李宏基副研究員、中國科學院大連化學物理研究所王峰研究員和南京林業大學張超鋒在國際期刊Nature Communications發表題為《Photothermal catalytic transfer hydrogenolysis of protolignin》的研究論文。

王峰，中國科學院大連化學物理研究所研究員/副所長，國家杰出青年科學基金獲得者（2020）、教育部“長江學者獎勵計劃”青年學者（2016）、國家優秀青年科學基金獲得者（2014），專注于納米金屬氧化物的設計制備、C-H/C-O鍵催化活化、烴分子與生物質催化轉化等研究。

本文通過原位保護策略強化的光熱催化轉移氫解過程，實現了原木質素向芳香化合物的高效轉化。

優選催化劑Pd/TiO₂在140 °C和UV照射下，Pd/TiO₂催化劑可以催化初級醇轉化為醛和活性H*物種，這些物種進一步參與β-O-4連接中1, 3-二醇基團的縮醛保護和C_β-OAr鍵的氫解。

以乙醇為氫供體，樺木木屑原位釋放的木質素碎片的轉化可產生40 wt%的酚類單體產率。

作為對比，在相同條件下，提取的1, 3-二醇保護木質素的單體產率僅為11 wt%。

進一步的機理驗證顯示，體系中光催化和熱催化存在協同作用，導致目標C_β-OAr鍵優先于其他C-O鍵裂解，避免副產物和無效氫解的發生，提升了整體的解聚效率。

該工作進一步也論證了純太陽能驅動光熱催化系統的可行性。本研究可為后續相關研究提供參考。

圖1：木質纖維素中原木質素轉移氫解催化方法的比較

圖3：木質素模型轉移氫解的光熱效應

Li, H., Sun, X., Li, T.?et al.?Photothermal catalytic transfer hydrogenolysis of protolignin.?Nat. Commun.?15, 10176 (2024).