近日，浙江师范大学杭州高等研究院丁云杰研究员团队林荣和课题组与中科院大连化物所朱何俊研究员、榆林学院孟宇副教授团队合作，在直链脂肪醇经分子氧催化氧化合成脂肪酸研究中取得重要进展。相关研究成果以”Nanostructured PtBi Alloy Enables Direct Oxidation of Linear a-Alcohols to Fatty Acids”为题，发表在顶级催化期刊《ACS Catalysis》（中科院1区，IF=12.9）。浙江师范大学为第一完成单位。
高级脂肪酸是一类重要的平台化合物，在食品、医药和化学化工领域用途广泛。当前高级脂肪酸多从动植物油脂中提取，且天然脂肪酸碳数通常为偶数，稀缺的原料来源和单一的碳数结构限制了其应用。先前丁云杰团队通过Co-Co2/C改性费托合成催化剂的创制，成功实现合成气一步法转化为C2-C18直链高碳醇，并于2019年在陕西榆林完成世界首例万吨级工业中试。通过耦合费托合成与脂肪醇氧化，开发煤炭经合成气、混合醇、再到高级脂肪酸的新工艺，不仅能够解决原料稀缺问题，而且可以获得奇数碳的脂肪酸，极大拓展其应用，因而具有重要的意义。
基于林荣和课题组在功能碳材料催化烃/醇选择性氧化方面的积累(Adv. Funct. Mater. 2021; ChemCatChem 2021&2023)，本研究中作者采用氮掺杂碳作为载体，通过调节氮缺陷改变Pt、Bi在载体上的空间分布进而获得具有不同结构和粒子尺寸的双金属催化剂。研究人员发现氮缺陷能够促进PtBi合金的形成并且带来额外的碱性位点，优化后的催化剂在C5-C9直链a-脂肪醇氧化反应中表现出远超当前已报道同类催化剂的突出性能（转换频率高达1074h-1，脂肪酸收率>98%）。动力学和理论计算表明，相对于未修饰和Bi0、BiOx修饰的Pt(111)晶面，PtBi合金表面上分子氧的解离以及a-H向表面羟基的连续转移过程更有利。上述发现为高效氧化催化剂的开发提供了启示，并在理论上验证了煤制脂肪酸工艺的可行性，获得审稿人的好评“Overall, the catalytic performance of PtBi alloy is impressive and the mechanistic insight is clear and reasonable”；“No doubt, this is a decent work suitable to ACS catalysis”。