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新型催化剂将顽固的植物废物转化为有价值的化学品
原子洞察力可以使植物废物成为更实用的燃料、塑料和化学品来源。每年，农业和林业都会留下大量含有木质素的植物材料，木质素有助于茎、木材和其他组织保持坚硬。木质素可以构成（高达 35%）这种废弃的生物质，代表着自然界最大的[...]
来源:SciTech日报原子洞察力可以使植物废物成为更实用的燃料、塑料和化学品来源。
每年，农业和林业都会留下大量含有木质素的植物材料，木质素有助于茎、木材和其他组织保持坚硬。木质素可构成这种废弃生物质（高达 35%），代表着自然界最大的可再生芳香族化学品供应，芳香族化学品是围绕稳定环结构构建的碳基化合物。
化学稳定性也是问题所在。木质素由复杂的强键网络组成，无法进行普通加工，因此很难将这种丰富的材料转化为可持续制造的有用产品。
由化学工程系的 Christopher Parlett 博士、Xinyue Zhou 和 Yutao Jiang 组成的国际研究小组开发了一种旨在克服这一障碍的催化剂。他们的工作发表在《ACS Catalysis》上，不仅证明了木质素的有效转化，而且还确定了负责破坏其最强键的分子机制。
该材料是一种“单原子催化剂”，这意味着其活性金属以单个原子而不是较大的颗粒形式分散。在这种情况下，孤立的钌原子被固定在含有添加的氮原子的碳内。以这种方式分离钌可以让更多的金属参与反应，同时最大限度地减少所需的量。
确定哪种原子的精确排列执行化学反应更加困难。在不知道活性结构的情况下，研究人员只能通过反复试验来改进催化剂。
原子位点揭示机制
研究确定了一种称为“Ru-N₄ 位点”的构型作为关键反应中心。在这些位置，一个钌原子被周围的氮原子固定在适当的位置，从而形成了一个可以激活氧分子的位置。
温和的条件产生有用的化学物质
原子洞察力指导未来设计
DOI：10.1021/acscatal.5c08001