加氫脫氧反應是一種常見的降低生物質燃料含氧量的方式。相比于直接加氫，轉移加氫采用反應溶劑作為氫源，避免了高壓氫氣的使用，更加安全且成本較低。研究人員以二氧化硅球為前驅體，合成了海膽狀的Cu⁰/Cu-doped SiO₂催化劑 (圖1)。由于Cu與SiO₂載體間的SMSI效應，Cu以亞納米團簇及單原子的形式存在于SiO₂載體上。該催化劑在香草醛轉移加氫合成甲氧甲酚的反應中表現出優異的反應活性。在140℃的條件下，以異丙醇作為反應溶劑及氫源，實現了香草醛的完全轉化，并且產物甲氧甲酚的選擇性高達100% （圖2）。此外，該工作還通過DFT計算方法研究了Cu-SiO₂界面在催化反應中的作用。這項研究以及這類新型催化劑的發現對利用惰性載體與金屬相互作用制備高效非貴金屬催化劑具有重要的指導意義，具有潛在的工業應用前景。 

　　SMSI效應對催化性能有著很大的影響，但目前對液相催化反應中這種效應的研究還不夠充分。研究人員以Cu/CeO₂為研究對象，通過合成不同形貌以及晶面的CeO_2，即納米多面體暴露(111)晶面(CeO₂-P)，納米立方體暴露(100)晶面(CeO₂-C)以及納米棒暴露(110)晶面(CeO₂-R)，系統地研究了CeO₂晶面對Cu及液相加氫反應的影響。研究結果發現，Cu/CeO₂-P表現出最佳的性能，它在130℃的條件下即可實現香草醛的完全轉化，而Cu/CeO₂-R和Cu/CeO₂-C在相同條件下則分別轉化了50%和10%的香草醛（圖3）。這種差異是因為CeO₂-P暴露的(111)晶面與Cu形成的SMSI效應最弱，因此表面的Cu更容易被還原為高活性的Cu⁰，表面擁有更多的活性位點，從而表現出了最佳的反應活性。該研究表明對于不同體系，過強的SMSI效應可能會抑制活性金屬的反應活性，對催化活性產生負面影響。 

　　該項工作得到了國家自然科學基金和中科院院級科研裝備研制項目的支持。 

　　文章鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-021-3384-1 

　　                 https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.03.137 

　　圖1. (a) Cu⁰/Cu-doped SiO₂合成示意圖；(b)TEM圖；(c)TEM-EDS圖；(d)HRTEM圖。 

　　圖2. Cu⁰/Cu-doped SiO₂反應性能：(a)反應動力學；(b)轉化率及選擇性隨溫度變化圖。 

　　圖3. 不同負載量下三種形貌Cu/CeO₂催化劑的催化性能：(a)3 wt%；(b)5 wt%；(c)8 wt%；(d)10 wt%。