生物质被认为是唯一可以替代化石资源获取燃料、化学品和材料的可再生资源。而糖类是生物质中最重要的组成部分，基于糖类的化学催化可用于制备各种高附加值化学品。近年来，糖类化合物转化为5-羟甲基糠醛（HMF）、琥珀酸二甲酯、2,5-二甲酰呋喃和乙酰丙酸等研究获得了国内外科学界和工业界的广泛关注。相较于葡萄糖和纤维素，以果糖为原料生产5-HMF，无论在产率还是选择性方面都具有明显的优势。研究表明葡萄糖到果糖的异构化过程是由葡萄糖脱水形成HMF的重要中间步骤，即，果糖是葡萄糖脱水反应关键的中间态，果糖的生成将直接影响后续反应的进行。金属氧化物（MgO, CaO, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, and SnO₂）作为催化葡萄糖异构化反应重要催化剂之一，具有成本低廉、便于回收、环境友好等优势。但同时也存在比表面积低、催化剂稳定性差等缺陷。为改善这一缺陷，通常会利用浸渍法将金属前驱体浸渍到各种载体如沸石、二氧化硅和多孔碳中，最后通过热处理得到含金属氧化物的多孔催化剂。然而在热处理的过程中，载体中的金属颗粒非常容易迁移和团聚，导致金属颗粒生长和不均匀分散，从而也会影响催化剂的催化活性和稳定性。

基于上述研究背景，南开大学环境科学与工程学院漆新华教授课题组以生物质基的绿色碳源单宁为碳源，通过无醛自组装合成了原位掺杂MgO的有序介孔炭固体碱催化剂（OMC@MgO），该催化剂在葡萄糖异构化过程中表现出良好的催化活性和选择性。该催化剂以有序介孔炭为载体，一步成功掺杂了纳米级的MgO，该方法不仅大大提高了催化剂的比表面积 (298.8 m² g^-1)，还利用碳骨架与金属的相互作用限制金属离子在热处理过程中的生长和迁移，有效限制了MgO热处理时的迁移和团聚现象，保证了MgO晶体纳米级分散 (1.73 nm)，增强了催化剂的稳定性。同时借助孔道结构优势促进反应向目标产物进行，该催化剂（OMC@MgO）在催化葡萄糖异构过程表现出较高的催化活性。特别是对果糖选择性的提升，远高于后浸渍法制备催化剂(81.1% vs 58.3%)。此外，OMC@MgO显示出对高初始葡萄糖浓度(10% wt%)很好地耐受性，在循环过程中，该催化剂连续使用三次仍然保持着较高的催化活性。

本文以生物质基的天然提取物单宁为原料，利用软模板法成功合成了原位负载MgO的有序介孔碳催化剂。事实上，Mg²⁺不仅为催化提供了活性位点，在有序介孔炭的形成过程中同样发挥了重要作用。通常情况下，有序介孔结构的合成离不开醛类物质的交联作用，而在本研究中，作者巧妙借助金属离子与单宁酚羟基的配位络合替代了甲醛交联，这无疑使材料的合成更加绿色、简便。然而在这一过程中，金属离子的浓度是影响有序排列的关键因素，在不加金属的情况下，单宁与模板剂F127仅能形成不规则的球状，随着金属前驱体的增加，在投加量为0.25g时，材料边缘开始出现有序的孔道结构。继续增加金属盐时，有序结构的面积明显增多，有序度也大大提升。其中当Mg(NO₃)–6H₂O投加量为1.0 g时，材料的有序度最高，从Mapping中可以观察到Mg元素在载体上分散的非常均匀，没有出现团聚的现象。而过多的Mg²⁺（Mg(NO₃)–6H₂O = 2.0 g）会干扰了模板剂和碳源之间的自组装过程，导致有序结构的消失。