【文献解读】Fuel: 木质素衍生物中芳环的低温选择性加氢

首先作者将RuCl3·xH2O溶解在水中并搅拌，待加入Nb2O5后，将整个反应体系进行搅拌、超声并放置手套箱中静置沉淀。沉淀物经过105°C的干燥以及300°C的高温煅烧后，在H2中进一步的还原，就得到了我们所需要的催化剂。

通过压汞仪的测试结果表明Nb2O5本身具有较大的孔道结构（1.16μm），这将有利于Nb的负载以及木质素大分子底物的出入。

通常情况下，XRD数据很难能够看到负载的Ru金属，但是该材料的XRD数据中能够明显的看到Ru的衍射峰2θ= 38.4°, 44.2° and 69.4°分别对应着金属Ru的(100)、 (101)和(110)晶面。这可能是由较高的金属负载量引起的。

SEM图片显示Nb2O5具有平行六面体的形貌，所负载的Ru催化剂则为大小统一的微小粒子。

该项工作首先以二苯醚为例，分别研究了不同反应条件下芳环加氢的催化活性和选择性。首先当反应温度在140-220°C区间内，该催化剂有非常高的催化活性。此外，升高温度，二环己醚（OCE)的产率会逐渐降低，环己烷（CHN）和环己醇的产率升高（CHL）。直到温度为220°C时，产物只有环己烷和环己醇。而当反应温度为30°C时，DPE也可以保持较高的转化率，二环己醚的产率也有很大的提高。

Fig. 6. Effects of (a) the reaction pressure; (b) the reaction time; (c) the catalyst loading and (d) the catalyst feed on the conversion of DPE. Reaction conditions: 100 mg DPE; 30 °C; 20 mL isopropanol; (a) 30 mg 10% Ru/Nb 2 O 5 ; 2 h; (b) 30 mg 10% Ru/Nb 2 O 5 ; 3 MPa H 2 ; (c) 30 mg 10% Ru/Nb 2 O 5 ; 3 MPa H 2 ; 2 h; (d) 10% Ru/Nb 2 O 5 ; 3 MPa H 2 ; 2 h.

另外该团队通过改变H2的压强、反应时间、Ru的负载量以及催化剂的使用量以实现二环己醚产率的最大化。从图中可以看出增加H2的压强，二苯醚的转化效率和二环己醚的产率都在增加，当H2为3 MPa二环己醚的产率最大为72.2%。这与此前报道的Ru/C的结果完全不同。此外，实验表明，当反应时间为80mins时，二苯醚已经完全转化，而120mins时，二环己醚的产率达到最高（~72%）。而金属粒子的负载量从1wt%提高到13wt%，二苯醚的转化效率和二环己醚的产率都在增加，当负载量为10wt%时，二环己醚的产率可达到最高。该团队对催化剂的使用量、反应溶剂也进行了详细的研究。

此外，该团队考察了其他的反应底物，该催化对于其他底物都有非常高的转化效率和选择性。

最后，根据该催化剂的性质以及先前的工作，作者提出该催化剂的催化机理以及反应路径。由于载体的弱酸性，反应过程中只涉及加氢和氢解过程，而不涉及加氢脱氧反应。

本文报道了一种温和（30 oC）条件下苯环选择性加氢的 Ru/Nb2O5催化体系。这一催化剂的高活性得益于催化剂表面均匀分布的Ru0活性位点。由于催化剂酸性位点的缺失，反应只停留在苯环加氢阶段而并没有发生进一步的加氢脱氧反应。反应过程中，H2是唯一的氢源。这一催化体系为低温条件下苯环的加氢开拓了新的思路。