近日，我校化学化工学院褚海斌教授团队在国际顶级期刊《Science Advances》发表学术论文“Pd@PdBOx heterostructure with strong electronic interaction to promote C─H bond activation for glycerol oxidation reaction”。该研究通过构建具有强电子相互作用的Pd@PdBOx异质结，成功地解决了甘油氧化反应C─H键活化困难、高附加值产物产率低的难题。我校李振宇、蒋坤洪博士为该论文的共同第一作者，内蒙古大学为第一完成单位，褚海斌教授、加拿大滑铁卢大学吴一民教授、中科院化学所张彬助理研究员和中国矿业大学马雪璐副教授为论文共同通讯作者。

甘油作为生物柴油工业的主要副产物，同时亦是数百种生物质衍生中间体的原料。甘油酸作为具有高附加值的甘油衍生物，是纺织、食品及制药行业应用领域的关键原料。在甘油氧化过程中，需精准激活甘油/中间体中的C(sp³)-H键，从而生成甘油酸产物。然而，因甘油/中间体中C(sp³)-H键具有惰性，致使甘油氧化过程中的脱氢步骤存在较高能垒。此外，由于碳和氢的电负性相近，使得甘油/中间体中的C(sp³)-H键极性较小，故而在温和条件下实现C(sp³)-H键的活化极具挑战性。

针对上述问题，褚海斌教授团队首次合成了碳纳米管负载的PdBOx@Pd异质结构催化剂（PdBOx@Pd/CNTs）。在该催化剂中，原位溶出的PdBOx团簇以共价方式覆盖于Pd纳米颗粒表面，进而在Pd纳米颗粒与PdBOx团簇之间产生强电子相互作用。PdBOx@Pd/CNTs中的强电子相互作用促使Pd(d)、B(s,p)和O(s,p)原子轨道发生杂化，优化了反应物及中间体的吸附情况，从而提升了该催化剂对甘油氧化反应的催化活性。密度泛函理论计算结果显示，PdBOx@Pd/CNTs中强烈的电子相互作用促进了CH2OHCHOHCH2O*中间体伯C─H键的氢转移，降低了决速步的能垒，进而提高了甘油酸产物的选择性。

褚海斌教授团队长期专注于甘油选择性氧化制备高附加值化学品领域的研究工作，取得了一系列具有重要意义的研究成果。此项研究获得了国家自然科学基金面上项目、内蒙古自然科学基金重点项目以及自治区“草原英才”青年领军人才等项目的资金支持。

（供稿：化学化工学院    编辑：李文娟    终审：阿茹娜）