生物基材料是以谷物、豆科、农作物秸秆等可再生生物质为原料，通过生物转化获得生物高分子材料或单体，然后进一步聚合形成的高分子材料。将可再生能源资源生物质转化为可持续利用的生物基化学品和燃料，是当前缓解能源和环境问题的有效途径。糖资源衍生5-羟甲基糠醛（HMF）作为一种重要的生物基平台化合物，可用于合成各种高附加值生物基化学品。其中，由HMF转化合成的2,5-呋喃二羧酸（FDCA）是一种可以用于制备生物基聚呋喃酸酯（PEF）材料的单体，可以使产品的碳足迹降低50%可替代传统的石油基塑料PET，具有更优异的物理-力学性能及可循环可再生优势，在高阻隔性包装材料、高性能纤维和工程塑料等领域具有广阔的应用前景。
针对贵金属催化体系成本高及催化效率不足的问题，广东省科学院生物与医学工程研究所糖资源生物团队开发了一种非贵金属锰钴氧化物-空气催化体系，用于催化HMF合成FDCA，实现了FDCA收率为98.7%，催化剂具有良好的循环稳定性。密度泛函理论（DFT）计算表明，锰钴氧化物中氧空位对HMF有效吸附促进了HMF转化和FDCA生成。该研究为糖资源高值化利用提供了理论研究基础，并具有良好的应用前景。相关成果发表于国际顶级期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy（中科院一区，IF=20.3）。广东省科学院生物与医学工程研究所为第一单位，李明富博士后为第一作者，张平军高级工程师、蒋丽群副研究员和张建研究员为共同通讯作者。该研究获得了广东省科学院发展专项（2023GDASZH-2023010102，2022GDASZH-2022010110）、广西重点研发计划（AB23075099）、国家自然科学基金（22072170，U23A20125）、广西糖资源绿色加工重点实验室开放基金（GXTZYKF202305，GXTZYKF202401，GXTZYKF202402）相关项目资助。
图1 非贵金属Mn-Co氧化物催化HMF合成FDCA的机理
论文信息：
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：省科学院生物医学所
撰稿：李明富
审稿：黄丹 曾晓舵 陈意华 蚁细苗
校稿：徐超 章震 黄巧纯
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