生物基材料是以谷物、豆科、農作物秸稈等可再生生物質為原料，通過生物轉化獲得生物高分子材料或單體，然后進一步聚合形成的高分子材料。將可再生能源資源生物質轉化為可持續(xù)利用的生物基化學品和燃料，是當前緩解能源和環(huán)境問題的有效途徑。糖資源衍生5-羥甲基糠醛（HMF）作為一種重要的生物基平臺化合物，可用于合成各種高附加值生物基化學品。其中，由HMF轉化合成的2,5-呋喃二羧酸（FDCA）是一種可以用于制備生物基聚呋喃酸酯（PEF）材料的單體，可以使產品的碳足跡降低50%可替代傳統(tǒng)的石油基塑料PET，具有更優(yōu)異的物理-力學性能及可循環(huán)可再生優(yōu)勢，在高阻隔性包裝材料、高性能纖維和工程塑料等領域具有廣闊的應用前景。

針對貴金屬催化體系成本高及催化效率不足的問題，廣東省科學院生物與醫(yī)學工程研究所糖資源生物團隊開發(fā)了一種非貴金屬錳鈷氧化物-空氣催化體系，用于催化HMF合成FDCA，實現(xiàn)了FDCA收率為98.7%，催化劑具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。密度泛函理論（DFT）計算表明，錳鈷氧化物中氧空位對HMF有效吸附促進了HMF轉化和FDCA生成。該研究為糖資源高值化利用提供了理論研究基礎，并具有良好的應用前景。相關成果發(fā)表于國際頂級期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy（中科院一區(qū)，IF=20.3）。廣東省科學院生物與醫(yī)學工程研究所為第一單位，李明富博士后為第一作者，張平軍高級工程師、蔣麗群副研究員和張建研究員為共同通訊作者。該研究獲得了廣東省科學院發(fā)展專項（2023GDASZH-2023010102，2022GDASZH-2022010110）、廣西重點研發(fā)計劃（AB23075099）、國家自然科學基金（22072170，U23A20125）、廣西糖資源綠色加工重點實驗室開放基金（GXTZYKF202305，GXTZYKF202401，GXTZYKF202402）相關項目資助。

圖1 非貴金屬Mn-Co氧化物催化HMF合成FDCA的機理

論文信息：

Mingfu Li, Shuanglan Hu, Yingchuan Zhang, Jiannan Qin, Douyong Min, Chunlin Chen, Pingjun Zhang, Liqun Jiang, Jian Zhang,Regulation of oxygen vacancy in Mn-Co oxides to enhance selective oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid,Applied Catalysis B: Environment and Energy,Volume 368,2025,125130,ISSN 0926-3373,https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125130.

供稿：省科學院生物醫(yī)學所

撰稿：李明富

審稿：黃丹?曾曉舵?陳意華?蟻細苗

校稿：徐超?章震?黃巧純