兰州化物所，Nature子刊！

金属-氧化物非均相催化剂中的强界面电子相互作用对于通过调节反应物和/或中间体在催化剂表面上的吸附和活化来决定其催化性能至关重要。其中，界面电子的分布可以通过由金属和氧化物费米能级差驱动的电荷转移来重新排列。将传统的在氧化物载体上的负载型金属催化剂结构转变为金属载体上的反相氧化物催化剂，作为调节表面电子状态的有效手段，具有较高的催化活性和选择性，在小分子(CO₂、CO和O₂)催化转化得到了广泛的应用。然而，由于选择性调节不同官能团的吸附和活化的挑战，反向催化剂在复杂分子甚至聚合物的精确转化中的探索应用还很少进行。

近日，中国科学院兰州化学物理研究所李福伟和黄志威等采用共沉淀法制备了反相氧化物/金属构型的CeO_x/Ni催化剂，通过强电子相互作用的有效调控，显著提升了催化性能。实验结果表明，在四氢糠醇(THFA)开环加氢反应中，最佳的反相4CeO_x/Ni催化剂表现出95%的THFA转化率，1,5-戊二醇(1,5-PDO)的选择性达到98%，与常规的96CeO_x/Ni催化剂相比，反应活性提高了36.5倍。

此外，即使在没有任何溶剂的情况下，4CeO_x/Ni反向催化剂在200小时的连续反应中表现出非凡的稳定性，超过了文献报道的大多数催化剂。

催化剂的结构分析表明，由于强电子相互作用，界面Ce和Ni的电子态可以通过构建反向氧化物/金属构型来调节。此外，原位FT-IR和密度泛函理论(DFT)计算结果显示，在邻近氧空位的界面Ce位点选择性吸附乙醚氧，在界面Ni位点增强形成H^δ−物种，它们协同促进C-O键的断裂和随后的加氢反应。

值得注意的是，4CeO_x/Ni反相催化剂还表现出对其他生物质衍生物和聚醚的C-O键氢解的增强作用。综上，这项工作提高了对氧化物/金属反相催化剂界面电子相互作用的基本认识，为用于生物质和含氧高分子废弃物高效转化的催化剂提供了一种有效的设计策略。

Inverse ceria-nickel catalyst for enhanced C–O bond hydrogenolysis of biomass and polyether. Nature Communications, 2024.

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