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[转载]「好文分享」浙江大学王凯歌课题组：Pd调控Ni₃P催化剂用于生物油高选择性加氢脱氧升级

已有 17 次阅读 2026-7-15 09:19 |个人分类:精选文章|系统分类:论文交流|文章来源:转载

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原文链接：https://doi.org/10.1016/j.gce.2026.06.002

文章导读

在“双碳”目标和全球能源结构转型背景下，将可再生木质纤维素生物质高效转化为高附加值化学品和液体燃料，是构建可持续生物炼制体系的重要方向。生物质热解所得生物油来源广泛、碳中性潜力突出，但其含氧量高，通常存在热值低和稳定性差等问题，难以直接作为高品质燃料使用。加氢脱氧（hydrodeoxygenation, HDO）是生物油提质升级的关键技术之一，可有效脱除含氧官能团，将酚类、醚类等生物油含氧组分转化为高能量密度烃类燃料。然而，该过程往往伴随C-O键断裂、芳环加氢以及C-C键氢解等多条竞争路径。如何在促进C-O键选择性断裂的同时抑制C-C键裂解，避免碳损失，是生物油高效升级面临的重要挑战。

近期，浙江大学清洁能源利用国家重点实验室王凯歌课题组在 Green Chemical Engineering（GreenChE）发表了题为 “Pd-engineered Ni₃P for selective bio-oil upgrading: coupled phase evolution and lattice strain effects” 的研究论文。该工作以Ni₃P催化剂为基础，通过引入少量Pd构筑NiPdP催化体系，实现了生物油模型化合物的高选择性加氢脱氧，并系统揭示了Pd诱导的相演化调控、晶格应变和电子结构重构对催化性能的协同作用。

研究亮点

● Ni-P-Pd界面产生晶格应变，从而提升加氢脱氧（HDO）的催化活性。

● NiPdP实现了对环烷烃的高选择性（> 97%）。

● NiPdP在10次循环使用后仍保持优异的催化稳定性。

内容概述

该工作围绕生物油高效提质升级中的关键问题，设计构筑了Pd调控的NiPdP催化剂，用于间甲酚和苯甲醚等典型生物油模型化合物的选择性加氢脱氧反应。研究发现，Pd的引入能够调控Ni-P前驱体的还原和磷化过程，促进形成高度分散的NiPdP纳米晶，并有效抑制催化剂高温烧结。

图1. NiPdP催化剂用于生物质衍生含氧化合物选择性加氢脱氧升级。

结构表征表明，Pd并非简单负载于催化剂表面，而是进入Ni₃P晶格并诱导晶格应变和电子结构重构，形成Ni-P-Pd协同界面。该界面有利于H₂活化、C-O键选择性断裂以及芳环加氢，从而显著提升加氢脱氧活性和环烷烃选择性。

图2. Ni₃P和NiPdP的形貌结构特征。

图3. 同步辐射X射线吸收光谱分析。

在催化性能方面，NiPdP在温和条件下表现出优异的生物油升级能力，可实现近完全转化，并获得超过97%的环烷烃选择性。相比Ni₃P、NiMoP和NiCeP等对照催化剂，NiPdP能够更有效抑制C-C键氢解副反应，减少碳损失。此外，该催化剂在10次循环使用后仍保持稳定活性和选择性，显示出良好的抗烧结和抗积碳能力。

图4. Ni₃P、NiMoP、NiCeP和NiPdP催化剂的HDO性能对比。

总体而言，该研究揭示了Pd诱导相演化与晶格应变协同调控Ni₃P催化性能的机制，为设计高稳定性、高选择性的多金属磷化物催化剂提供了新的思路，也为生物油高效转化和可持续液体燃料制备提供了重要参考。

总结与展望

该工作通过Pd诱导的结构和电子调控，构筑了NiPdP加氢脱氧催化剂，实现了生物油模型化合物向环烷烃的高选择性转化。研究表明，Pd的作用不仅体现在促进H₂活化，更重要的是通过调控Ni-P前驱体相演化、诱导晶格应变和重构电子结构，形成高度分散且稳定的NiPdP三元活性相。该催化剂在低温下能够促进加氢脱氧路径，在高温下能够抑制C-C键氢解和碳损失，同时具有优异的循环稳定性和抗积碳能力。该研究不仅为过渡金属磷化物催化剂的精准设计提供了新的思路，也为生物质资源高效转化、生物油提质升级和可持续液体燃料制备提供了重要参考。

作者简介

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王凯歌，浙江大学能源工程学院求是特聘教授、博士生导师、教育部长江学者特聘教授，浙江省特聘专家。长期聚焦有机固废热化学转化方面的研究，近五年主持国家重点研发计划政府间国合项目、国家重点研发计划重点专项课题/子课题、国家自然科学基金项目、浙江省重大科技计划项目以及头部央企、上市公司产学研合作项目等。在本领域权威期刊发表论文100余篇，主编/参编出版图书2本，撰写图书章节2章。相关成果实现了产业转化落地，获央视国际频道等新闻媒体采访报道，获中国可再生能源学会青年科技奖、浙江省碳达峰碳中和十大科技创新等荣誉奖励。

文章信息

X. Liu, G. He, X. Zheng, Q. Ouyang, X. Shi, K. Wang, Pd-engineered Ni₃P for selective bio-oil upgrading: coupled phase evolution and lattice strain effects, Green Chem. Eng., https://doi.org/10.1016/j.gce.2026.06.002.

撰稿：原文作者

编辑：GreenChE编辑部

【期刊简介】

Green Chemical Engineering（GreenChE）于2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊”，2020年9月正式创刊，最新影响因子11.9，位列Q1区，最新CiteScore为18.5，目前已被ESCI、EI、DOAJ、Scopus和CSCD等多个权威数据库收录。GreenChE以绿色化工为学科基础，聚焦"绿色"，立足"工程" ，注重绿色化学、绿色化工及其交叉领域的前沿问题，紧紧围绕低碳化、清洁化和节能化的发展要求。目前是对读者和作者双向免费的开源期刊。

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