山东省科学技术协会 先进人物 【最美科技工作者】烟台大学绿色催化团队：深耕基础研究 厚植创新沃土

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近来，烟台大学“硬核”团队连获重要研究进展，引发关注。烟台大学绿色催化科研团队2007年组建，目前共有教授1人、副教授2人、高级实验师1人、讲师1人，在读研究生13人。

氧化反应是化学工业的重要基础反应，为了降低成本，以绿色、廉价的氧气（或空气）作为氧化剂进行氧化反应成为发展的新趋势。然而，直接使用O2氧化有机底物具有较大的能垒和较低的选择性，在温和条件下利用氧气分子进行氧化反应非常困难，常常需要高温高压等极端反应条件，必需采用严格的安全预防措施，是氧化反应工业化应用的挑战之一。已经报道的以氧气为氧化剂的氧化反应都是在较高的温度和压力下，或者在牺牲剂存在下进行的。氧气分子在高温高压的条件下易发生非选择性的自由基反应，同时增加了安全隐患，牺牲剂的使用增加了操作成本。因此，在温和条件下使用氧气分子作为氧化剂，在不使用牺牲剂的条件下，选择性催化氧化反应是极具挑战性的课题。同时，人们发现在自然界中，以氧气为氧化剂，生物氧化却能在非常温和的条件下进行，比如在呼吸链系统中进行的氧化反应过程，此反应涉及到许多生物氧化过程，规避了直接氧气氧化的不利动力学因素。

因此，为了实现在温和的条件下完成氧化反应，向大自然学习，模仿生物的氧化反应机理是非常重要的。研究团队聚焦新型仿生催化体系的设计与开发，考察仿生体系催化氧化的反应性能，关联仿生体系的组成结构与其催化氧化性能，揭示其催化氧化本质，为仿生体系的设计、可控合成和催化应用奠定理论基础。可以团队在研究过程中取得了一些原创性成果，主要发现点如下：

1.仿生催化氧化反应的机理及新型仿生催化剂的设计与开发

基于仿生催化氧化的反应机理，设计并制备了多金属氧簇仿生催化剂，并将其用HMF选择性催化氧化制2,5-甲酰基呋喃（DFF）。巧妙的将HMF的氧化反应过程拆分为多步氧化还原循环，实现HMF高活性、高选择性氧化为目标产物DFF。在氧化反应过程中，催化剂的阴离子[Cu(OH)6Mo6O18]4-和阳离子Ce4+分别作为催化剂和电子转移介质（ETMs）。将反应分解成多步氧化还原循环，形成了一种新型高效氧化体系，实现了氧气分子的活化，大大提高了氧化效率。

2.提出低共熔溶剂仿生催化体系的新概念

提出了“低共熔溶剂仿生催化”的概念，开发了一种以氧气为氧化剂，独特的低共熔溶剂仿生体系，并将其应用于柴油催化氧化深度脱硫反应。仿生体系中，酸性低共熔溶剂作为催化剂，多金属氧簇作为电子转移介质，电子通过ETMs沿低能量途径传递，降低了反应的活化能，实现了柴油高效脱硫。研究发现，低共熔溶剂仿生催化体系，可以在温和条件下直接活化氧气，避免了牺牲剂的使用。

3.建立低共熔溶剂类酶催化剂新体系

率先将酸性低共熔溶剂作为催化剂和反应介质引入到柴油氧化脱硫反应中。突破了传统有机溶剂和离子液体大规模工业应用的技术瓶颈，为发展环境友好的氧化脱硫工艺开拓了新的思路。合成了一系列乙酰胺基酸性低共熔溶剂，并将其应用于柴油的氧化脱硫反应。研究发现：分子间的弱相互作用及熔点匹配性是形成DESs的关键，同时DESs的组成和体系的氧化脱硫性能有关。乙酰胺/戊二酸体系中的COOH基团更容易氧化为过氧羧基，是一种高效的类酶催化剂，这为有机化合物的催化氧化提供了一个新的思路。

截至目前，绿色催化团队成员共主持国家自然科学基金面上项目3项，青年项目3项，主持省基金项目5项，荣获山东省自然科学二等奖一项，共发表高水平学术论文60余篇，累计引用3000余次，团队带头人吕宏缨H因子30，获得国家发明授权专利10件。吕宏缨表示，下一步将带领绿色催化科研团队深扎科研教学一线，深耕绿色催化领域，为行业的进步、烟台高质量发展以及国家产业的发展做出更多贡献。