研究概述
太阳能驱动的选择性生物质加氢被认为是生产可再生化学品的一条有前途的途径，但仍然具有挑战性。
2025年1月14日，中国科学技术大学熊杰宇教授、龙冉教授、龚万兵在Nature Communications上发表了题为《Solar-driven production of renewable chemicals via biomass hydrogenation with green methanol》的研究论文。
在本文中，作者报告了一种具有四配位Cu1O4结构的TiO2负载的Cu单原子催化剂，该催化剂可普遍应用于使用绿色甲醇作为原料的，太阳能驱动的从木质纤维素生物质衍生的平台分子生产各种可再生化学品，并具有良好的产量。
得注意的是，自然光驱动的克级生物质升级展示了巨大的实际潜力。
通过将原位软X射线吸收光谱与理论计算相结合，作者成功识别了Cu位点随生物质加氢和甲醇氧化的动态演变，其中光生电子和空穴使得串联过程能够完成化学循环。
本文提出的太阳能驱动生物质加氢的概念为可再生化学品的可持续生产提供了一种高效和可持续的方法。
图文解读
图1：太阳能驱动的生物质加氢
图2：原位分析催化位点的动态演变
图3：催化位点动态演变的机理
总结展望
这项研究设计的Cu单原子催化剂在太阳能驱动的生物质加氢反应中表现出优异的活性和选择性，能够高效地将生物质衍生的平台分子转化为高附加值的可再生化学品。
通过原位表征技术和理论计算，揭示了Cu位点在反应过程中的动态演变机制，为设计高效催化剂和系统提供了新的思路。未来，该研究有望进一步推动太阳能驱动的生物质转化技术的发展，实现可持续的化学品生产。
文献信息
Chen, G., Fu, C., Zhang, W. et al. Solar-driven production of renewable chemicals via biomass hydrogenation with green methanol. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56094-4.
