甲乙酮（MEK）是广泛使用的工业溶剂。传统商业化路线依赖仲丁醇脱氢，该过程对催化剂的活性与稳定性平衡要求极高。沈阳化工大学张丽、王思源等研究人员在《催化快报》发表成果，报道了一种利用甲酸还原法制备铜基催化剂的新策略，为该类材料的合成提供了新路径。
研究团队以氧化锌和二氧化硅为载体，对比了传统的浸渍法、共沉淀法与新提出的甲酸还原法。实验表明，采用甲酸还原法制备的Cu-SiO₂催化剂综合性能优于Cu-ZnO催化剂及同类传统方法产物。二氧化硅载体使催化剂比表面积达到101.59平方米/克，显著高于氧化锌载体，实现了更精细的铜分散度，使更多铜原子暴露于表面参与反应。
表面分析显示，Cu-SiO₂催化剂的Cu⁰/(Cu⁺+Cu⁰)比例为41.3%，结合高比表面积优势，共同提升了催化活性。研究团队测试了30%、35%和40%三种铜负载量，结果显示在不同负载量下，Cu-SiO₂体系均稳定优于Cu-ZnO体系，证实了载体效应的可靠性。
为深入理解反应机理，团队结合密度泛函理论（DFT）计算模拟了仲丁醇在两种载体表面的吸附行为。计算表明，仲丁醇在Cu-SiO₂模型表面的吸附能更高，其中铜表面空心位点的吸附能达-592,571.24千焦/摩尔。较强的吸附作用有利于底物取向并促进脱氢。Cu-ZnO催化剂的反应优先发生在单个铜原子顶位点，相对吸附能较低。
该研究揭示了合成路线与载体选择在非均相催化中的协同作用。甲酸还原法不仅优化了催化剂微观结构，二氧化硅的高比表面积进一步放大了铜分散与氧化态平衡的优势。对于利润空间紧凑且需长期运行的固定床反应器工艺而言，此类催化剂的微幅活性提升可转化为显著的经济与节能效益。该项研究由辽宁省应用基础研究计划、国家自然科学基金等多项基金资助。
资料来源：bioengineer.org；原文发布日期：2026-10-14。本文为资料编译。