01 专刊介绍

Green Carbon是由中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称"青岛能源所"）主办的英文学术期刊，致力于报道绿色与可持续技术领域的前沿交叉成果。

二十载耕耘，薪火相传。恰逢青岛能源所成立20周年之际，Green Carbon第13期（Volume 4, Issue 3）将作为“青岛能源所建所20周年专刊”于2026年9月出版。

本专刊收录20篇主编特邀高水平文章，作者均为长期关心支持青岛能源所发展的战略科学家，以及绿色碳科学相关领域的公认领军专家。专刊涵盖绿碳科学与可持续技术领域的基础科学发现、关键技术创新、系统过程集成，以及标准与政策框架建议等内容，全面呈现该领域的代表进展与未来方向。

衷心感谢所有撰稿人为本专刊贡献前瞻性学术洞见、系统综述与标志性研究成果，以及对青岛能源所与Green Carbon期刊的大力支持！

02 导读

题目：Bimetallic Cu-Zn/SiO₂ Catalyst for Selective Hydrogenation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-bis(hydroxymethyl)furan

作者：Xiangcheng Li, Lin Zhang, Hongyu Qu, Junjie Li, Xiao Han, Haoran Tian, Lingling Wang, Zhendong Wang*, Weimin Yang*

推送导读：

生物质资源的绿色高值转化是化工领域的重要发展方向。5-羟甲基糠醛是由葡萄糖、果糖等碳水化合物脱水制备的平台化合物，其醛基选择性加氢产物2,5-二羟甲基呋喃，因其独特的双官能团结构，可广泛用于高端聚合物、精细化学品的合成，产业应用价值突出。

当前该加氢反应多依赖铂、钯、钌等贵金属催化剂，高昂的成本与稀缺的储量制约了其大规模工业化应用。铜基非贵金属催化剂对羰基加氢具有天然选择性优势，但铜纳米颗粒热稳定性差，反应过程中易烧结团聚，且活性价态难以精准调控，导致催化剂的活性与循环稳定性难以满足工业需求。

中石化（上海）石油化工研究院有限公司杨为民院士、王振东研究员团队在专刊发表文章“Bimetallic Cu-Zn/SiO₂ Catalyst for Selective Hydrogenation of 5-Hydroxymethylfurfural to 2,5-Bis(hydroxymethyl)furan”，通过尿素辅助沉积沉淀策略，开发二氧化硅负载的铜锌双金属催化剂，实现温和条件下5-羟甲基糠醛向2,5-二羟甲基呋喃的高选择性加氢，为高效非贵金属生物质转化催化剂的设计提供了新思路。

一、重要进展与研究趋势

1.1 尿素辅助沉积沉淀法

团队采用尿素辅助沉积沉淀的制备策略，实现了铜、锌活性组分在二氧化硅载体上的均匀沉积与高度分散。锌助剂的引入一方面通过空间限域效应抑制铜颗粒团聚长大，提升活性组分分散度；另一方面通过电子相互作用调控铜的价态分布，优化了加氢反应所需的活性位点比例，从结构根源上提升了催化剂的反应性能。

图1. 催化剂微观形貌、粒径与元素分布

1.2 酸性与表面元素价态解析

该催化剂酸性位点以弱酸、中强酸及Lewis酸为主。利用 XPS 表征解析催化剂表面元素化学价态与配位结构，对Cu 2p_3/2谱图进行分峰拟合，并依托分峰面积计算相对含量。结果表明，引入锌助剂后可显著提升Cu⁰与Cu⁺的总占比。进一步采用Cu LMM 俄歇电子能谱区分Cu⁰与Cu⁺，发现锌的引入能够促进Cu⁺活性位点生成，为5-羟甲基糠醛的高效加氢转化提供催化活性中心。

图2. 不同催化剂的酸性表征及Cu 2p_3/2 XPS光谱、Cu LMM 俄歇电子能谱

1.3 定向吸附活化

研究表明，该催化剂可通过活性位点与醛基的特异性相互作用，诱导5-羟甲基糠醛分子以垂直构型吸附于催化剂表面。该吸附模式使醛基充分接触活性中心，保障加氢反应高效进行，显著抑制呋喃环过度加氢、开环等副反应，实现了目标产物的高选择性合成。

图3. 反应路径、底物吸附的原位红外表征与醛基定向吸附活化模式示意图

1.4 循环稳定性与工业化潜力探索

该催化剂展现出良好的循环稳定性能，经过多次循环后，仍能维持较高的活性与产物选择性，颗粒无明显团聚，金属组分流失少。此外，该工作还验证了以葡萄糖等廉价碳水化合物为原料的两步法制2,5-二羟甲基呋喃路线，以及对高反应物浓度条件的适应性，表明该催化体系具备良好的工业应用潜力。

二、总结展望

本工作开发了制备工艺简单、催化性能优异的铜锌双金属加氢催化剂，揭示了铜锌协同调控活性位点结构与反应性能的作用机制，为非贵金属生物质加氢催化剂的理性设计提供了参考。团队将进一步优化催化剂及反应工艺，探索连续化生产方案，推动生物质高值转化技术落地，助力绿色低碳化工产业发展。

03 论文信息

论文信息

Xiangcheng Li, Lin Zhang, Hongyu Qu, Junjie Li, Xiao Han, Haoran Tian, Lingling Wang, Zhendong Wang and Weimin Yang. Bimetallic Cu-Zn/SiO₂ Catalyst for Selective Hydrogenation of 5 hydroxymethylfurfural to 2,5-bis(hydroxymethyl)furan[J].Green Carbon, 2026.

论文网址

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2026.06.003

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Bimetallic Cu-Zn/SiO₂ Catalyst for Selective Hydrogenation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-bis(hydroxymethyl)furan

04 作者简介

杨为民 教授

杨为民，有机化工专家，中国工程院院士，中国石化集团首席科学家，绿色化工与工业催化全国重点实验室主任。在原料多元化乙苯绿色生产、稀乙烯增值转化利用、新结构分子筛创制等方面取得了重要成果，相关技术在海内外60多家企业应用，创造了显著的经济和社会效益。获国家技术发明二等奖2项、国家科技进步二等奖1项、中国专利金奖1项、省部级科学技术一等奖6项。获赵永镐科技创新奖、全国创新争先奖、何梁何利产业创新奖、侯德榜化工科技成就奖等多项荣誉。

王振东 研究员

王振东，博士，研究员，绿色化工与工业催化全国重点实验室副主任，中石化（上海）石油化工研究院前瞻基础部主任兼公司高级专家。长期深耕分子筛新材料创制、应用开发及生物质转化研究，主持和参与了国家科技重大专项、国家自然科学基金等科研项目，与团队一起创制了SCM-1、SCM-14、SCM-15、SCM-36等30余个SCM系列分子筛新材料。发表SCI学术论文60余篇，获授权发明专利100余件。曾获中国石化闵恩泽青年科技人才奖、中国分子筛新秀奖、上海市青年拔尖人才、侯德榜化工科技创新奖、中国石化前瞻基础研究一等奖、中国专利优秀奖等多项奖励和荣誉。

李相呈 副研究员

李相呈，中石化（上海）石油化工研究院有限公司副研究员，部门高级主管。主要从事生物基化学品合成、分子筛催化应用开发等研究工作。在Chin. J. Catal.、ACS Catal.、Chem. Eng. J.、ACS Sustain. Chem. Eng.、J. Catal.等期刊发表学术论文30余篇，获授权中国发明专利30余件。主持和参与了国家科技重大专项子课题、国家自然科学基金、上海市科委及中国石化重点科技项目。

05 Green Carbon

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